JPH11294879A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑油不足による圧縮機の焼き付き、粘度低
下による潤滑不良などの問題を解決すると共に、空調運
転エリアを拡大する。 【解決手段】 ビル用マルチエアコンの冷媒回路は、２
段階の圧縮動作を行うオイルレス圧縮機として、駆動軸
(10)が動圧気体軸受け(34,35)によって非接触状態で支
持されるターボ圧縮機(1)を備える。ターボ圧縮機(1)の
ケーシング(2)内には、上方から順に第１インペラ室(9
1)及び第１渦巻室(13)と、モータ室(6)と、第２インペ
ラ室(92)及び第２渦巻室(14)とが区画形成されている。
吸入管(12)から吸入した冷媒を圧縮し、第１渦巻室(13)
及び第１連通路(15)を通じていったんモータ室(6)に導
いた後、第２連通路(18)を通じて第２インペラ室(92)で
圧縮し、第２渦巻室(14)を通じて吐出管(21)から吐出す
るように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置に係り、
特に、ターボ圧縮機を備えた冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷凍装置の多くは、ビル用空調機
やルームエアコンに代表されるように、圧縮機及び室外
熱交換器を備えた１台又は複数台の室外ユニットと、室
内熱交換器を備えた１台又は複数台の室内ユニットとを
冷媒配管で接続して構成されていた。

【０００３】上記のような従来の冷凍装置では、圧縮機
として、例えば、特公平７−１８４２４号公報に開示さ
れているように、ケーシング内に潤滑油を封入した圧縮
機が用いられている。この種の圧縮機では、圧縮機内部
の摺動箇所に潤滑油を供給しながら運転が行われてい
る。つまり、摺動する金属部材同士が直接接触しないよ
うに、それらの間に潤滑油の油膜を形成し、摩耗や焼き
付けを防止している。また、潤滑油は、圧縮室を形成す
る部品間の隙間に入り込み、この隙間を塞ぐ油膜を形成
する。その結果、圧縮室は気密性良くシールされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の冷凍装
置では、圧縮機に潤滑油を必要とすることに起因する多
くの課題があった。以下、それらの課題を列挙して説明
する。

【０００５】−課題１（潤滑油の滞留）− 従来の冷凍装置では、圧縮機から吐出された潤滑油が冷
凍装置のどこかに滞留すると、潤滑油は圧縮機に戻って
こなくなる。その結果、圧縮機内の潤滑油は徐々に減少
し、やがて不足することになる。そして、最終的には、
圧縮機の摺動部に潤滑油が行き渡らなくなり、摩耗や焼
き付けが発生していた。そのため、従来の冷凍装置は信
頼性が十分に高いとは言えなかった。

【０００６】−課題２（潤滑油の希釈）− 従来の冷凍装置では、相溶性の潤滑油を用いる場合が多
い。そのため、圧縮機内部に貯留した潤滑油に大量の冷
媒が溶け込んでいる場合には、潤滑油は冷媒によって希
釈され、粘度が低下する。このような状態で圧縮機を運
転すると、潤滑油は摺動部の潤滑を十分に行うことがで
きないので、摩耗や焼き付けが起こりやすかった。

【０００７】−課題３（快適性）− また、圧縮機内部に貯留した潤滑油に冷媒が溶け込んだ
状態で圧縮機を起動させると、潤滑油がフォーミングを
起こし、吐出ガスに含まれる潤滑油の量が増加する。そ
のため、このままでは圧縮機内部の潤滑油が不足するこ
とになる。

【０００８】その対策として、可変速圧縮機の場合、運
転時間に対して、起動時から階段状に運転周波数を上昇
させてフォーミングによる油上がりの増大を抑制するこ
とが多い。

【０００９】ところで、一般に、冷凍装置の起動直後
は、室温と冷凍装置の設定温度との差が大きい。そのた
め、室温を速やかに設定温度にするためには、起動して
すぐに最高周波数で運転を行うことが望ましい。

【００１０】しかし、従来の冷凍装置では、上記のフォ
ーミングの問題により、起動してすぐに最高周波数で運
転することはできなかった。そのため、室温を速やかに
設定温度にすることができず、快適性が低いという課題
があった。

【００１１】また、従来の冷凍装置では、定常運転をし
ている場合、部屋の熱負荷が減少すると、必要能力が減
少するので圧縮機の運転周波数が下がり、これに伴って
冷凍装置内の冷媒の流速が低下する。そのため、圧縮機
から吐出された潤滑油は圧縮機に戻りにくくなり、圧縮
機内部の潤滑油が不足することが多かった。

【００１２】その対策として、通常は、一定時間毎に数
分間、滞留している潤滑油を圧縮機に戻す潤滑油回収運
転を行っている。潤滑油回収運転は、圧縮機の運転周波
数を上昇させ、冷凍装置内の冷媒流速を増加させること
により行っている。

【００１３】しかし、潤滑油回収運転を行うと、部屋の
熱負荷と冷凍装置の能力バランスが崩れるので、室温が
変動し、快適性を損なうという課題があった。

【００１４】一方、上記の快適性の低下を抑制する手段
として、様々な運転制御を付加することが考えられる
が、この場合には冷凍装置全体のコストが上昇すること
となった。

【００１５】−課題４（油圧縮）− また、圧縮機吸入管が圧縮室に直接接続されている圧縮
機では、潤滑油が冷凍装置を循環して圧縮機に戻ってき
たときに、油圧縮を起こす場合がある。この場合、圧縮
室の圧力の異常上昇により、圧縮室が壊れたり、摺動部
の負荷が過大になり、摺動部の摩耗や焼き付きが増大す
るという課題があった。

【００１６】−課題５（複数台の圧縮機の接続）− ビル用空調機などにおいて、複数台の圧縮機を接続させ
て使用するものがある。このような装置では、吸入管と
吐出管とを接続し、それぞれのケーシング間に、それぞ
れの油溜まりの規定油面近傍に横方向に開口した均油管
を接続させている。このような構成により、各圧縮機の
分担能力の差異に基づき、各ケーシング間に圧力差を発
生させ、高圧側のケーシングから低圧側のケーシングに
潤滑油が流れ込むようにして油面高さのアンバランスの
是正を試みている。

【００１７】しかし、ケーシング内の油面レベルは低く
ても、各摺動部に供給された戻り油は回転体で飛散さ
れ、多量のミスト状態になって油溜まりに戻ってくる。
このミストが常時ケーシング内部を降下しているので、
高圧側の圧縮機の油面が規定油面以下の場合でも、均油
管を通じて低圧側の圧縮機へ多量に移送され、高圧側の
圧縮機は潤滑油不足となり、摩耗や焼き付きが増大す
る。一方、低圧側の圧縮機は、過剰給油となり油圧縮を
起こす場合があった。従って、このような従来の冷凍装
置は、信頼性が低いという課題があった。

【００１８】−課題６（油戻し）− また、ビル用空調機などのように、室外ユニットと室内
ユニットとの接続配管が非常に長い場合や、室外ユニッ
トの設置箇所と室内ユニットの設置箇所との高低差が大
きい場合には、圧縮機から吐出された潤滑油が冷凍装置
内を循環して圧縮機に戻ることが困難であり、圧縮機内
部の潤滑油が不足するという課題があった。そのため、
従来の冷凍装置では、室外ユニットと室内ユニットの設
置に関し、接続配管長さや高低差の制約があった。

【００１９】−課題７（熱交換器、配管への潤滑油の付
着）− 従来の冷凍装置では、圧縮機から潤滑油が吐出されてし
まうことにより、冷凍装置の一部を構成する凝縮器や蒸
発器の管壁に潤滑油が付着し、潤滑油がない場合に比べ
て熱伝達率が低下する場合があった。また、配管の管壁
に潤滑油が付着することにより、配管の圧力損失が増す
という課題があった。

【００２０】可変速圧縮機を用いる冷凍装置では、凝縮
器や蒸発器における熱伝達率の低下を補うために、運転
周波数を上げている。そのため、圧縮機入力が増大し
て、圧縮機効率が低下する。一方、一定速圧縮機の場合
では、能力が低下して圧縮機効率が低下する。

【００２１】また、配管の圧力損失が増すと、圧縮機の
吸入圧力が下がり、吸入ガス密度が低下する。そのた
め、冷媒循環量が低下し、能力が低下するという問題が
起こる。従って、熱伝達率の低下と同様に、圧縮機効率
が低下するという課題があった。

【００２２】−課題８（潤滑油の化学的性質）− また、従来の冷凍装置では、一般的に、塩素を含有した
冷媒が用いられている。しかし、この種の冷媒は、大気
中に放出されると、地球をとりまくオゾン層を破壊する
など、地球環境に悪影響を与える可能性が高い。そのた
め、今後は冷媒を、塩素を含有せず地球に悪影響を与え
ない冷媒、例えばＨＦＣ系冷媒に替えていく必要がある
と考えられている。

【００２３】ところで、塩素を含有しないＨＦＣ系冷媒
を使用するに当たり、圧縮機の吐出ガスに含まれる潤滑
油が速やかに圧縮機に戻ってくるように、潤滑油にはそ
れらＨＦＣ系冷媒との相互溶解性が求められる。

【００２４】また、従来の塩素を含有した冷媒では、冷
媒中の塩素が、圧縮機内部の摺動部の金属表面に結合し
て化合物の膜を形成して、互いに摺動する金属表面が直
接金属に接触するのを回避して、摩耗や焼き付きを防止
する効果を有していたことが明らかになりつつある。そ
のため、潤滑油には、先ほどの相互溶解性に加えて、Ｈ
ＦＣ系冷媒中においても従来と同等の潤滑特性を有する
ことが求められる。

【００２５】ところで、現段階においては、ＨＦＣ系冷
媒には様々な候補が考えられている。そのため、冷媒が
変わる度に、その冷媒に対して相互溶解性と潤滑特性に
優れた潤滑油をその都度選定しなければならず、開発に
時間と手間がかかるという課題がある。

【００２６】−課題９（エステル油）− 現在のところＨＦＣ系冷媒と相互溶解性があり、潤滑特
性に優れている潤滑油としてエステル油が選定されてい
るが、このエステル油は、吸湿性が高く、加水分解によ
って脂肪酸を生成する性質を有している。そして、その
脂肪酸が冷凍装置の各部の金属と化合して生成される金
属石鹸等が、減圧機構として使用されるキャピラリーチ
ューブ等に詰まって、冷凍装置の機能を損なってしまう
という問題がある。

【００２７】そこで、本発明者は、上記の課題１〜９を
克服するために、冷凍装置の圧縮機としてターボ圧縮機
を用いることを考案した（特願平８−３０９１８５号参
照）。

【００２８】しかし、種々の事情から、従来以上に空調
運転エリアを拡大するとともに、運転効率の向上を図る
ことが望まれている。

【００２９】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、ターボ圧縮機を備え
た冷凍装置において、制御可能な空調運転エリアの拡
大、運転効率の向上等の高性能化を図ることにある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数段のインペラが設けられたターボ圧
縮機を備えることとした。また、ターボ圧縮機ユニット
を直列に複数個設けることとした。

【００３１】具体的には、第１の発明が講じた手段は、
冷媒を圧縮するターボ圧縮機(1)と、冷媒を凝縮または
蒸発させる熱源側熱交換器(56a)と、冷媒を蒸発または
凝縮させる利用側熱交換器(56b)とが順に接続されて冷
媒回路(5A)が構成され、上記ターボ圧縮機(1)は、昇圧
機構が設けられて該昇圧機構と冷媒とにより形成された
気体軸受け(34,35)によって非接触状態で回転自在に支
持される駆動軸(10)と、該駆動軸(10)に連結されて冷媒
を多段に圧縮する複数段のインペラ(8,9,43)とを備えて
いることとしたものである。

【００３２】上記発明特定事項により、駆動軸(10)は気
体軸受け(34,35)によって非接触状態で支持されるの
で、潤滑油が不要となる。そのため、潤滑油の使用に伴
う種々の課題が克服される。また、冷媒を多段に圧縮す
る複数段のインペラが設けられているので、冷媒の圧縮
比が増大し、制御可能な空調運転エリアが拡大する。

【００３３】第２の発明が講じた手段は、上記第１の発
明において、ターボ圧縮機(1)のインペラは、２段また
は３段のインペラ(8,9,43)によって構成されていること
としたものである。

【００３４】上記発明特定事項により、装置のコストア
ップを抑制しつつ、実用上必要とされる空調運転エリア
が十分にカバーされることになる。

【００３５】第３の発明が講じた手段は、図３に示すよ
うに、上記第２の発明において、ターボ圧縮機(1)は、
第１インペラ室(91)及び該第１インペラ室(91)の周囲に
位置する第１渦巻室(13)と、モータ室(6)と、第２イン
ペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周囲に位置する
第２渦巻室(14)とが一端側から他端側に順に設けられた
ケーシング(2)と、該モータ室(6)内に固定されたモータ
本体(23,24)と、該モータ本体(23,24)から該一端側及び
該他端側の双方に延びる駆動軸(10)とを有するモータ(2
2)と、吸入管(12)から吸入した冷媒を上記第１インペラ
室(91)の吸入側に導く吸入通路(95)と、上記第１インペ
ラ室(91)において該モータ(22)の駆動軸(10)に連結さ
れ、該吸入通路(95)からの冷媒を上記一端側から吸い込
んで圧縮して上記第１渦巻室(13)に吐出する第１インペ
ラ(8)と、上記第１渦巻室(13)内の冷媒を上記モータ室
(6)に導く第１連通路(15)と、該モータ室(6)内の冷媒を
上記第２インペラ室(92)の吸入側に導く第２連通路(18)
と、上記第２インペラ室(92)において該モータ(22)の駆
動軸(10)に連結され、該第２連通路(18)からの冷媒を上
記他端側から吸い込んで圧縮して上記第２渦巻室(14)に
吐出する第２インペラ(9)と、上記第２渦巻室(14)内の
冷媒を吐出管(21)に導く吐出通路(96)とを備えているこ
ととしたものである。

【００３６】上記発明特定事項により、吸入管(12)から
流入した低圧の冷媒は、第１インペラ室(91)に流入し、
第１インペラ(8)によって１段目の圧縮が行われて中間
圧の冷媒になった後、第１渦巻室(13)及び第１連通路(1
5)を通じてモータ室(6)に流入する。モータ室(6)内の中
間圧の冷媒は、第２連通路(18)を通じて第２インペラ室
(92)に流入し、第２インペラ(9)によって２段目の圧縮
が行われて高圧の冷媒となる。高圧の冷媒は、第２渦巻
室(14)及び吐出通路(96)を通過し、吐出管(21)に吐出さ
れる。

【００３７】第４の発明が講じた手段は、図６に示すよ
うに、上記第２の発明において、ターボ圧縮機(1a)は、
第１インペラ室(91)及び該第１インペラ室(91)の周囲に
位置する第１渦巻室(13)と、モータ室(6)と、第２イン
ペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周囲に位置する
第２渦巻室(14)とが一端側から他端側に順に設けられた
ケーシング(2)と、該モータ室(6)内に固定されたモータ
本体(23,24)と、該モータ本体(23,24)から該一端側及び
該他端側の双方に延びる駆動軸(10)とを有するモータ(2
2)と、吸入管(12)から吸入した冷媒を上記第１インペラ
室(91)の吸入側に導く吸入通路(95)と、上記第１インペ
ラ室(91)において該モータ(22)の駆動軸(10)に連結さ
れ、該吸入通路(95)からの冷媒を上記一端側から吸い込
んで圧縮して上記第１渦巻室(13)に吐出する第１インペ
ラ(8)と、上記第１渦巻室(13)内の冷媒を上記第２イン
ペラ室(92)の吸入側に導く連通路(15a)と、上記第２イ
ンペラ室(92)において該モータ(22)の駆動軸(10)に連結
され、該連通路(15a)からの冷媒を上記他端側から吸い
込んで圧縮して上記第２渦巻室(14)に吐出する第２イン
ペラ(9)と、上記第２渦巻室(14)内の冷媒を吐出管(21)
に導く吐出通路(96)と、上記吸入管(12)と上記モータ室
(6)とを連通する均圧管(36)とを備えていることとした
ものである。

【００３８】第５の発明が講じた手段は、図７に示すよ
うに、上記第２の発明において、ターボ圧縮機(1b)は、
第１インペラ室(91)及び該第１インペラ室(91)の周囲に
位置する第１渦巻室(13)と、第２インペラ室(92)及び該
第２インペラ室(92)の周囲に位置する第２渦巻室(14)
と、モータ室(6)とが一端側から他端側に順に設けられ
たケーシング(2)と、該モータ室(6)内に固定されたモー
タ本体(23,24)及び該モータ本体(23,24)から上記一端側
に延びる駆動軸(10)を有するモータ(22)と、吸入管(12)
から吸入した冷媒を上記第１インペラ室(91)の吸入側に
導く吸入通路(95)と、上記第１インペラ室(91)において
該モータ(22)の駆動軸(10)に連結され、該吸入通路(95)
からの冷媒を上記一端側から吸い込んで圧縮して上記第
１渦巻室(13)に吐出する第１インペラ(8)と、上記第１
渦巻室(13)内の冷媒を上記第２インペラ室(92)の吸入側
に導く連通路(15a)と、上記第２インペラ室(92)におい
て該モータ(22)の駆動軸(10)に連結され、該連通路(15
a)からの冷媒を上記一端側から吸い込んで圧縮して上記
第２渦巻室(14)に吐出する第２インペラ(9)と、上記第
２渦巻室(14)内の冷媒を吐出管(21)に導く吐出通路(96)
と、上記吸入管(12)と上記モータ室(6)とを連通する均
圧管(36)とを備えていることとしたものである。

【００３９】第６の発明が講じた手段は、図８に示すよ
うに、上記第２の発明において、ターボ圧縮機(1c)は、
第２インペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周囲に
位置する第２渦巻室(14)と、第１インペラ室(91)及び該
第１インペラ室(91)の周囲に位置する第１渦巻室(13)
と、モータ室(6)とが一端側から他端側に順に設けられ
たケーシング(2)と、該モータ室(6)内に固定されたモー
タ本体(23,24)及び該モータ本体(23,24)から上記一端側
に延びる駆動軸(10)を有するモータ(22)と、吸入管(12)
から吸入した冷媒を上記第１インペラ室(91)の吸入側に
導く吸入通路(95)と、上記第１インペラ室(91)において
該モータ(22)の駆動軸(10)に連結され、該吸入通路(95)
からの冷媒を上記一端側から吸い込んで圧縮して上記第
１渦巻室(13)に吐出する第１インペラ(8)と、上記第１
渦巻室(13)内の冷媒を上記第２インペラ室(92)の吸入側
に導く連通路(15a)と、上記第２インペラ室(92)におい
て該モータ(22)の駆動軸(10)に連結され、該連通路(15
a)からの冷媒を上記他端側から吸い込んで圧縮して上記
第２渦巻室(14)に吐出する第２インペラ(9)と、上記第
２渦巻室(14)内の冷媒を吐出管(21)に導く吐出通路(96)
と、上記吸入管(12)と上記モータ室(6)とを連通する均
圧管(36)とを備えていることとしたものである。

【００４０】第７の発明が講じた手段は、図９に示すよ
うに、上記第２の発明において、ターボ圧縮機(1d)は、
第２インペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周囲に
位置する第２渦巻室(14)と、第１インペラ室(91)及び該
第１インペラ室(91)の周囲に位置する第１渦巻室(13)
と、モータ室(6)とが一端側から他端側に順に設けられ
たケーシング(2)と、該モータ室(6)内に固定されたモー
タ本体(23,24)及び該モータ本体(23,24)から上記一端側
に延びる駆動軸(10)を有するモータ(22)と、吸入管(12)
から吸入した冷媒を上記第１インペラ室(91)の吸入側に
導く吸入通路(95)と、上記第１インペラ室(91)において
該モータ(22)の駆動軸(10)に連結され、該吸入通路(95)
からの冷媒を上記他端側から吸い込んで圧縮して上記第
１渦巻室(13)に吐出する第１インペラ(8)と、上記第１
渦巻室(13)内の冷媒を上記第２インペラ室(92)の吸入側
に導く連通路(15a)と、上記第２インペラ室(92)におい
て該モータ(22)の駆動軸(10)に連結され、該連通路(15
a)からの冷媒を上記一端側から吸い込んで圧縮して上記
第２渦巻室(14)に吐出する第２インペラ(9)と、上記第
２渦巻室(14)内の冷媒を吐出管(21)に導く吐出通路(96)
と、上記吸入管(12)と上記モータ室(6)とを連通する均
圧管(36)とを備えていることとしたものである。

【００４１】上記第３〜第７の発明の各発明特定事項に
より、吸入管(12)から流入した低圧の冷媒は、第１イン
ペラ室(91)に流入し、第１インペラ(8)によって１段目
の圧縮が行われ、中間圧の冷媒になる。中間圧の冷媒
は、第１渦巻室(13)及び連通路(15a)を通じて第２イン
ペラ室(92)に流入し、第２インペラ(9)によって２段目
の圧縮が行われて、高圧の冷媒となる。高圧の冷媒は、
第２渦巻室(14)及び吐出通路(96)を通過し、吐出管(21)
に吐出される。

【００４２】第８の発明が講じた手段は、図１０に示す
ように、上記第２の発明において、ターボ圧縮機(1e)
は、第２インペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周
囲に位置する第２渦巻室(14)と、第３インペラ室(93)及
び該第３インペラ室(93)の周囲に位置する第３渦巻室(9
4)と、モータ室(6)と、第１インペラ室(91)及び該第１
インペラ室(91)の周囲に位置する第１渦巻室(13)とが一
端側から他端側に順に設けられたケーシング(2)と、該
モータ室(6)内に固定されたモータ本体(23,24)と、該モ
ータ本体(23,24)から該一端側及び該他端側の双方に延
びる駆動軸(10)を有するモータ(22)と、吸入管(12)から
吸入した冷媒を上記第１インペラ室(91)の吸入側に導く
吸入通路(95)と、上記第１インペラ室(91)において該モ
ータ(22)の駆動軸(10)に連結され、該吸入通路(95)から
の冷媒を上記他端側から吸い込んで圧縮して上記第１渦
巻室(13)に吐出する第１インペラ(8)と、上記第１渦巻
室(13)内の冷媒を上記第２インペラ室(92)の吸入側に導
く第１連通路(15)と、上記第２インペラ室(92)において
該モータ(22)の駆動軸(10)に連結され、該第１連通路(1
5)からの冷媒を上記一端側から吸い込んで圧縮して上記
第２渦巻室(14)に吐出する第２インペラ(9)と、上記第
２渦巻室(14)内の冷媒を上記第３インペラ室(93)の吸入
側に導く第２連通路(18)と、上記第３インペラ室(93)に
おいて該モータ(22)の駆動軸(10)に連結され、該第２連
通路(18)からの冷媒を上記一端側から吸い込んで圧縮し
て上記第３渦巻室(94)に吐出する第３インペラ(43)と、
上記第３渦巻室(94)内の冷媒を吐出管(21)に導く吐出通
路(96)と、上記吸入管(12)と上記モータ室(6)とを連通
する均圧管(36)とを備えていることとしたものである。

【００４３】上記発明特定事項により、吸入管(12)から
流入した低圧の冷媒は、第１インペラ室(91)に流入し、
第１インペラ(8)によって１段目の圧縮が行われた後、
第１渦巻室(13)及び第１連通路(15)を通じて第２インペ
ラ室(92)に流入する。第２インペラ室(92)に流入した冷
媒は、第２インペラ(9)によって２段目の圧縮が行われ
て更に昇圧し、第２渦巻室(14)及び第２連通路(18)を通
じて第３インペラ室(93)に流入する。第３インペラ室(9
3)に流入した冷媒は、第３インペラ(43)によって３段目
の圧縮が行われて更に昇圧し、第３渦巻室(94)及び吐出
通路(96)を通過して、吐出管(21)から吐出される。

【００４４】第９の発明が講じた手段は、図１１に示す
ように、上記第２の発明において、ターボ圧縮機(1f)
は、第２インペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周
囲に位置する第２渦巻室(14)と、モータ室(6)と、第１
インペラ室(91)及び該第１インペラ室(91)の周囲に位置
する第１渦巻室(13)とが一端側から他端側に順に設けら
れたケーシング(2)と、該モータ室(6)内に固定されたモ
ータ本体(23,24)と、該モータ本体(23,24)から該一端側
及び該他端側の双方に延びる駆動軸(10)とを有するモー
タ(22)と、吸入管(12)から吸入した冷媒を上記モータ室
(6)に導く吸入通路(12A)と、上記モータ室(6)内の冷媒
を上記第１インペラ室(91)の吸入側に導く第１連通路(1
5A)と、上記第１インペラ室(91)において該モータ(22)
の駆動軸(10)に連結され、該第１連通路(15A)からの冷
媒を上記他端側から吸い込んで圧縮して上記第１渦巻室
(13)に吐出する第１インペラ(8)と、上記第１渦巻室(1
3)内の冷媒を上記第２インペラ室(92)の吸入側に導く第
２連通路(18A)と、上記第２インペラ室(92)において該
モータ(22)の駆動軸(10)に連結され、該第２連通路(18
A)からの冷媒を上記一端側から吸い込んで圧縮して上記
第２渦巻室(14)に吐出する第２インペラ(9)と、上記第
２渦巻室(14)内の冷媒を吐出管(21)に導く吐出通路(96)
とを備えていることとしたものである。

【００４５】上記発明特定事項により、吸入管(12)から
吸入通路(12A)を通じて低圧の冷媒がモータ室(6)に流入
する。モータ室(6)内の冷媒は、第１連通路(15A)を通じ
て第１インペラ室(91)に流入し、第１インペラ(8)によ
って１段目の圧縮が行われ、中間圧の冷媒になる。中間
圧の冷媒は、第１渦巻室(13)及び第２連通路(18A)を通
じて第２インペラ室(92)に流入し、第２インペラ(9)に
よって２段目の圧縮が行われて、高圧の冷媒となる。高
圧の冷媒は、第２渦巻室(14)及び吐出通路(96)を通過
し、吐出管(21)に吐出される。

【００４６】第１０の発明が講じた手段は、図１２に示
すように、冷媒を圧縮するターボ圧縮機(1h)と、冷媒を
凝縮または蒸発させる熱源側熱交換器(56a)と、冷媒を
蒸発または凝縮させる利用側熱交換器(56b)とが順に接
続されて冷媒回路(5A)が構成され、上記ターボ圧縮機(1
h)は、冷媒を多段階に圧縮するように直列に接続された
複数のターボ圧縮機ユニット(65,66)を備え、上記各タ
ーボ圧縮機ユニット(65,66)の駆動軸(90A,90B)は、昇圧
機構(114A,114B,119A,119B)が設けられ、該昇圧機構(11
4A,114B,119A,119B)と冷媒とにより形成された気体軸受
け(117A,117B)によって非接触状態で回転自在に支持さ
れるように構成されていることとしたものである。

【００４７】上記発明特定事項により、各ターボ圧縮機
ユニット(65,66)の駆動軸(90A,90B)は、気体軸受け(117
A,117B)によって非接触状態で支持されるので、潤滑油
が不要となる。そのため、潤滑油の使用に伴う種々の課
題が克服される。また、複数のターボ圧縮機ユニット(6
5,66)は、互いに直列に接続されているので、冷媒の圧
縮比が増大し、制御可能な空調運転エリアが拡大する。

【００４８】第１１の発明が講じた手段は、図２に示す
ように、上記第１〜第１０の発明において、冷媒回路(5
A)は、複数の利用側熱交換器(56b)が互いに並列に接続
されたマルチ回路に構成されていることとしたものであ
る。

【００４９】上記発明特定事項により、潤滑油を用いな
いことから、回路が複雑であっても装置の性能及び信頼
性が低下することがない。そのため、上記第１〜第１０
の発明の効果がより顕著に発揮されることになる。

【００５０】第１２の発明が講じた手段は、図１３また
は図１４に示すように、上記第１〜第１１の発明におい
て、吐出管(21)と吸入管(12)とをターボ圧縮機(1f,1h)
をバイパスして接続するバイパス通路(71)と、上記バイ
パス通路(71)に設けられ、上記ターボ圧縮機(1f,1h)の
圧縮動作時に該バイパス通路(71)を閉鎖する一方、該タ
ーボ圧縮機(1f,1h)の圧縮動作の停止時に、上記吐出管
(21)の内部と上記吸入管(12)の内部との差圧をなくすよ
うに該バイパス通路(71)を開放する開閉手段(72)とを備
えていることとしたものである。

【００５１】上記発明特定事項により、ターボ圧縮機(1
f,1h)の圧縮動作時には、バイパス通路(71)は閉鎖さ
れ、吸入管(12)からターボ圧縮機(1f,1h)に吸入された
冷媒は、多段階に圧縮され、吐出管(21)に吐出される。
一方、ターボ圧縮機(1f、1h)の圧縮動作の停止時には、
開閉手段(72)がバイパス通路(71)を開放する。そして、
吐出管(21)の内部の高圧冷媒がバイパス通路(71)を通じ
て吸入管(12)に流れ込み、吐出管(21)の内部と吸入管(1
2)の内部とが直ちに均圧される。その結果、ターボ圧縮
機(1f,1h)の運転停止直後の圧縮機内部を通って均圧し
ようとする冷媒の逆流が回避され、気体軸受け(34,35,1
17A,117B)の作用が発揮されない状態での駆動軸(10,90
A,90B)の逆回転が防止される。

【００５２】第１３の発明が講じた手段は、図１５に示
すように、上記第１〜第１２の発明において、吐出管(2
1)には、ターボ圧縮機(1f,1h)からの冷媒の吐出のみを
許容する逆流防止手段(74)が設けられていることとした
ものである。

【００５３】上記発明特定事項により、ターボ圧縮機(1
f,1h)の圧縮動作時には、ターボ圧縮機(1f、1h)から吐出
管(21)への冷媒の吐出動作が維持され、冷媒の多段階の
圧縮動作が実行される。一方、ターボ圧縮機(1f、1h)の
圧縮動作の停止時には、吐出管(21)の内部の方がターボ
圧縮機(1f,1h)の内部よりも高圧となる。しかし、逆流
防止手段(74)によって、吐出管(21)からターボ圧縮機(1
f,1h)に向かう冷媒の逆流は防止される。その結果、気
体軸受け(34,35,117A,117B)の作用が発揮されない状態
での駆動軸(10,90A,90B)の逆回転が防止される。

【００５４】第１４の発明が講じた手段は、図１５に示
すように、上記第１〜第１３の発明において、吸入管(1
2)には、ターボ圧縮機(1f,1h)への冷媒の吸入のみを許
容する逆流防止手段(73)が設けられていることとしたも
のである。

【００５５】上記発明特定事項により、ターボ圧縮機(1
f,1h)の圧縮動作時には、吸入管(12)からターボ圧縮機
(1f、1h)への冷媒の吸入動作が維持され、冷媒の多段階
の圧縮動作が実行される。一方、ターボ圧縮機(1f、1h)
の圧縮動作の停止時には、吸入管(12)の内部の方がター
ボ圧縮機(1f,1h)の内部よりも低圧となる。しかし、逆
流防止手段(73)によって、ターボ圧縮機(1f,1h)から吸
入管(12)に向かう冷媒の逆流は防止される。その結果、
気体軸受け(34,35,117A,117B)の作用が発揮されない状
態での駆動軸(10,90A,90B)の逆回転が防止される。

【００５６】第１５の発明が講じた手段は、図１６に示
すように、上記第１〜第１４の発明において、ターボ圧
縮機(1f,1h)の運転停止時に、吐出管(21)の内部と吸入
管(12)の内部との差圧が所定値以下になるように該ター
ボ圧縮機(1f,1h)のモータ(22)を徐々に減速した後、該
モータ(22)を停止させる停止時制御手段(131)を備えて
いることとしたものである。

【００５７】上記発明特定事項により、ターボ圧縮機(1
f,1h)の運転停止時に、停止時制御手段(131)がターボ圧
縮機(1f,1h)のモータ(22)を徐々に減速し、吐出管(21)
の内部と吸入管(12)の内部との差圧を、圧縮機内部の冷
媒の逆流を発生させない所定値以下に低減する。その結
果、上記差圧は所定値以下になり、モータ(22)は停止す
る。従って、ターボ圧縮機(1f,1h)の内部における冷媒
の逆流は防止され、気体軸受け(34,35,117A,117B)の作
用が発揮されない状態での駆動軸(10,90A,90B)の逆回転
が防止される。

【００５８】第１６の発明が講じた手段は、上記第１〜
第１５の発明において、ターボ圧縮機(1f,1h)の運転停
止時に、該ターボ圧縮機(1f,1h)のモータ(22)の回転数
を徐々に低下させた後、該回転数をゼロ近くの所定の低
回転数に所定時間維持し、その後、該モータ(22)を停止
させる停止時制御手段(131)を備えていることとしたも
のである。

【００５９】上記発明特定事項により、ターボ圧縮機(1
f,1h)の運転停止時に、停止時制御手段(131)がターボ圧
縮機(1f,1h)のモータ(22)の回転数を徐々に低下させ
る。その後、当該回転数をゼロ近くの所定の低回転数に
所定時間維持し、上記モータ(22)を停止させる。このよ
うな動作により、モータ(22)の停止時に吐出管(21)の内
部と吸入管(12)の内部との差圧が確実に小さくなり、タ
ーボ圧縮機(1f、1h)の内部における冷媒の逆流が確実に
防止されることになる。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００６１】＜実施形態１＞ −ビル用マルチエアコン(50)の構成− 図１及び図２に示すように、本実施形態に係る冷凍装置
は、複数台の室外ユニット(51)と複数台の室内ユニット
(52)とを備え、各室内を空調するビル用マルチエアコン
(50)である。具体的には、ビル用マルチエアコン(50)
は、２台の室外ユニット(51)と９台の室内ユニット(52)
とが冷媒配管(53)によって接続されて構成されるマルチ
回路としての冷媒回路(5A)を備え、ビルディング(60)に
設置されている。

【００６２】室外ユニット(51)には、圧縮機(1)、四路
切換弁(54)、室外熱交換器(56a)、及び減圧機構(55)が
収納されている。また、室外ユニット(51)には、図示し
ないが、室外熱交換器(56a)に空気を供給する送風機や
制御機器等も搭載されている。

【００６３】一方、室内ユニット(52)には、室内熱交換
器(56b)と図示しない送風機が設けられ、更に、送風機
の風量を調整する制御機器（図示せず）等も搭載されて
いる。

【００６４】また、室外ユニット(51)と室内ユニット(5
2)との間の冷媒配管(53)には、冷媒流路の切り換えや冷
媒流量の調整を行う各種の弁（図示せず）が設けられて
おり、各部屋の負荷に応じて室内ユニット(52)への冷媒
供給量が調整されるように構成されている。

【００６５】本ビル用マルチエアコン(50)では、潤滑油
を使用しないので、油分離器は設けられていない。ま
た、一時に多量の潤滑油が圧縮機(1)に戻ることを防ぐ
ためのＵトラップも設けられていない。また、潤滑油の
滞留を防ぐために冷媒配管(53)を下り勾配に配設する必
要もない。そのため、冷媒配管(53)はビルディング(60)
に簡易に設置されている。

【００６６】−圧縮機(1)の構成− 次に、圧縮機(1)の構成を説明する。本圧縮機(1)は、潤
滑油を必要としない圧縮機、すなわちオイルレス圧縮機
である。具体的には、図３に示すように、冷媒を多段に
昇圧するいわゆる複数段のターボ圧縮機である。

【００６７】図３において、ケーシング(2)の内部に
は、上端部から下方に所定寸法を存した位置に上部隔壁
(3)が、下端部から上方に所定寸法を存した位置に下部
隔壁(4)がそれぞれ設けられている。上部隔壁(3)は、ケ
ーシング(2)の内部空間を上側の第１インペラ室(91)と
下側のモータ室(6)とに区画形成している。一方、下部
隔壁(4)は、ケーシング(2)の内部空間を下側の第２イン
ペラ室(92)と上側のモータ室(6)とに区画形成してい
る。

【００６８】第１インペラ室(91)及び第２インペラ室(9
2)は、ケーシング(2)の軸方向断面における中央部に形
成され、駆動軸(10)の両側に連結された第１インペラ
(8)及び第２インペラ(9)を収納する収納室をそれぞれ構
成している。

【００６９】第１インペラ室(91)及び第２インペラ室(9
2)の形状は、内径がケーシング(2)の中央部に向かって
次第に増大する略円錐台状である。第１インペラ(8)は
第１インペラ室(91)の内部に、第２インペラ(9)は第２
インペラ室(92)の内部に、それぞれ回転自在に収納され
ている。第１インペラ(8)及び第２インペラ(9)は、鉛直
軸回りに複数の略三角板の羽根(11,11,…)が放射状に設
けられて成り、外向き半径方向流を生じさせるラジアル
型の回転体を構成している。

【００７０】ケーシング(2)の上端面の中央部には、吸
入管(12)が接続されている。吸入管(12)と第１インペラ
室(91)との間には、吸入通路(95)が形成されている。こ
の吸入通路(95)は、冷媒を第１インペラ(8)の軸方向に
沿って、第１インペラ(8)の上側から第１インペラ室(9
1)に向かって導いている。

【００７１】第１インペラ室(91)の外周囲及び第２イン
ペラ室(92)の外周囲には、それぞれ第１渦巻室(13)及び
第２渦巻室(14)が形成されている。これら渦巻室(13),
(14)は、ディフューザ(101),(102)を介してインペラ室
(91),(92)に連通している。ディフューザ(101),(102)
は、インペラ(8),(9)によって遠心力を与えられて放出
される冷媒の動圧を静圧に変換する部分である。渦巻室
(13),(14)は、昇圧された冷媒を集めるように構成され
ている。

【００７２】ケーシング(2)の側面における第１渦巻室
(13)に対応する位置には、第１インペラ(8)によって昇
圧された冷媒をモータ室(6)に導く第１連通路(15)が設
けられている。第１連通路(15)は冷媒配管で成り、その
入口部(16)は、ケーシング(2)側面の第１渦巻室(13)に
対応する位置に設けられ、その出口部(17)は、ケーシン
グ(2)側面のモータ室(6)の上側に対応する位置に設けら
れている。

【００７３】また、ケーシング(2)の側面には、モータ
室(6)内の冷媒を第２インペラ室(92)の吸入側に導く第
２連通路(18)が接続されている。第２連通路(18)も第１
連通路(15)と同様、冷媒配管によって構成されている。
第２連通路(18)の入口部(19)は、ケーシング(2)側面の
モータ室(6)の下側に対応する位置に設けられ、その出
口部(20)は、ケーシング(2)の下端面の中央部に設けら
れている。第２連通路(18)は、モータ室(6)内の冷媒を
第２インペラ(9)の軸方向に沿って、第２インペラ(9)の
下側から第２インペラ室(92)に向かって導いている。

【００７４】ケーシング(2)の側面における第２渦巻室
(14)に対応する位置には、ケーシング(2)外に水平方向
に延びる吐出管(21)が設けられている。第２渦巻室(14)
と吐出管(21)との間には、吐出通路(96)が形成されてい
る。吐出管(21)は、第２渦巻室(14)に放出された冷媒を
ケーシング(2)の外へ吐出する。つまり、第２インペラ
(9)の回転に伴って第２連通路(18)から第２インペラ室
(92)内に吸い込まれた冷媒は、外向き半径方向流となっ
て第２渦巻室(14)に流入し、第２渦巻室(14)で集められ
た後、吐出通路(96)を通じて吐出管(21)へ吐出されるよ
うに構成されている。

【００７５】モータ室(6)には、第１インペラ(8)及び第
２インペラ(9)を回転駆動するためのモータ(22)が収納
されている。このモータ(22)は、モータ室(6)の内壁面
に固定されたステータ(23)と、ステータ(23)の内部に収
納されてインペラ(8),(9)と同心状に配置されたロータ
(24)とを備えている。ステータ(23)及びロータ(24)は、
モータ本体を構成している。ロータ(24)は、その中心部
において、上下に延びる駆動軸(10)に固定されている。

【００７６】駆動軸(10)の上下両側部は、第１軸受け板
(25)及び第２軸受け板(26)を介して、回転自在にケーシ
ング(2)に支承されている。詳しくは、駆動軸(10)の上
端部は、第１軸受け板(25)の中央部に形成された貫通孔
(27)に挿通され、駆動軸(10)の下端部は、第２軸受け板
(26)の中央部に形成された貫通孔(28)に挿通されてい
る。

【００７７】駆動軸(10)の上端部及び下端部の外周面に
は、ラジアル側昇圧機構を構成するヘリンボーン溝(29,
29,…)が形成されている。つまり、駆動軸(10)の上端部
及び下端部には、図４に示すように、２列のヘリンボー
ン溝(29,29,…)の列が上下に形成されている。このヘリ
ンボーン溝(29,29,…)は、内端から外端に向かって回転
方向Ｘにねじれる形状に形成されている。

【００７８】ヘリンボーン溝(29,29,…)は、駆動軸(10)
を回転すると、駆動軸(10)の外周面と貫通孔(27),(28)
の内周面との間の隙間に気体圧力による気体膜を生成す
るように形成されている。この気体膜によって、駆動軸
(10)の下端部を非接触状態で支持する動圧気体軸受け(3
5)が構成される。つまり、動圧気体軸受け(35)は、いわ
ゆるヘリングボーンジャーナル気体軸受けであり、駆動
軸(10)の下端部を回転自在に支持する。

【００７９】駆動軸(10)は、ケーシング(2)の中央部側
に位置する大径部(31)と、大径部(31)の上下方向両側に
連続してインペラ(8),(9)に接続される小径部(32),(32)
とから構成されている。大径部(31)の上下端部は、第１
軸受け板(25)の貫通孔(27)及び第２軸受け板(26)の貫通
孔(28)に挿通されている。

【００８０】また、第２軸受け板(26)と下部隔壁(4)と
の間には、スラスト軸受け板(33)が設けられている。ス
ラスト軸受け板(33)の中央部には、駆動軸(10)の小径部
(32)と略同径の貫通孔(34a)が形成されている。そし
て、貫通孔(34a)の内面と小径部(32)の外周面とが連結
され、駆動軸(10)とスラスト軸受け板(33)とが一体に固
定されている。

【００８１】スラスト軸受け板(33)の下面は下部隔壁
(4)の上面に対向し、スラスト軸受け板(33)の上面は第
２軸受け板(26)の下面に対向している。そして、スラス
ト軸受け板(33)の上下両面には、図示しないが、スラス
ト側昇圧機構を構成するほぼ螺旋状のスパイラルグルー
ブ溝が形成されている。このスパイラルグルーブ溝の作
用により、スラスト軸受け板(33)と下部隔壁(4)との
間、及びスラスト軸受け板(33)と第２軸受け板(26)との
間に、上向きと下向きとのスラスト軸受けを成す動圧気
体軸受け(34)が構成されている。そして、この動圧気体
軸受け(34)によって、駆動軸(10)がスラスト方向に支持
されている。

【００８２】−ビル用マルチエアコン(50)の動作− ビル用マルチエアコン(50)の動作について説明する。ま
ず、各部屋を冷房する冷房運転を説明する。

【００８３】冷房運転時においては、四路切換弁(54)
は、図２に示す実線側に切り換えられる。また、スイッ
チが入れられた（スイッチがＯＮの状態の）室内ユニッ
ト(52)のみに冷媒が循環するように、図示しない電磁弁
等により、冷媒の循環経路が構成される。

【００８４】上記の状態で、各室外ユニット(51)内の圧
縮機(1)を起動する。

【００８５】この際、運転開始時から圧縮機の最大能力
での運転が可能なので、速やかに各部屋の冷房を行うこ
とができる。従って、前述した課題３（快適性）のよう
な問題は発生しない。

【００８６】圧縮機(1)から吐出された冷媒は、四路切
換弁(54)を経た後、室外熱交換器(56a)で凝縮する。こ
の際、室外熱交換器(56a)の管内には冷媒のみが流れる
ので、冷媒の熱伝達は良好である。従って、課題７（熱
交換器、配管への潤滑油の付着）のような問題は発生し
ない。

【００８７】そして、冷媒は減圧機構(55)で減圧された
後、室外ユニット(51)外に流出する。この際、課題９
（減圧機構の閉塞）のような問題が発生することはな
い。

【００８８】室外ユニット(51)から流出した冷媒は、各
室内ユニット(52)に向かって冷媒配管(53)内を流通す
る。このとき、冷媒は、室外ユニット(51)と室内ユニッ
ト(52)との間に位置する冷媒配管(53)の途中において、
図示しない電磁弁等により、各部屋の冷房負荷に応じて
分流される。

【００８９】本ビル用マルチエアコン(50)では、冷媒配
管(53)は屋上に設置された室外ユニット(51)と各部屋に
設置された室内ユニット(52)とを接続しているため、そ
の長さが非常に長い。しかし、潤滑油を用いないターボ
圧縮機(1)を用いているので、課題１（潤滑油の滞留）
や課題６（油戻し）のような問題はない。

【００９０】そして、分流された後、室内ユニット(52)
に流入した冷媒は、室内熱交換器(56b)において蒸発す
る。その結果、室内空気は冷媒と熱交換して冷却され、
室内の冷房が行われる。

【００９１】その後、室内熱交換器(56b)で蒸発した冷
媒は、室内ユニット(52)から流出し、室外ユニット(51)
に向かって冷媒配管(53)内を流通する。

【００９２】そして、冷媒は室外ユニット(51)に流入
し、四路切換弁(54)を経た後、圧縮機(1)に吸入され
る。この際、課題４（油圧縮）のような問題は発生しな
い。

【００９３】以上のようにして、冷媒はビル用マルチエ
アコン(50)の冷媒回路内を循環し、ビルディング(60)の
各部屋の冷房が行われる。

【００９４】一方、暖房運転においては、四路切換弁(5
4)は、図２に示す破線側に切り換えられる。そして、圧
縮機(1)から吐出された冷媒は、冷媒回路(5A)を冷房運
転時と逆方向に循環する。つまり、圧縮機(1)から吐出
された冷媒は、室内熱交換器(56b)で凝縮し、減圧機構
(55)で膨張し、室外熱交換器(56a)で蒸発して、圧縮機
(1)に戻る循環を行う。その結果、室内熱交換器(56b)に
おける冷媒の凝縮熱によって室内空気が加熱され、室内
の暖房が行われることになる。

【００９５】−圧縮機(1)の動作− 次に、圧縮機(1)の動作を説明する。

【００９６】まず、圧縮動作時には、モータ(22)が駆動
され、駆動軸(10)が高速回転する。そして、この駆動軸
(10)の回転に従い、第１インペラ(8)及び第２インペラ
(9)が第１インペラ室(91)及び第２インペラ室(92)内で
高速回転する。

【００９７】このとき、駆動軸(10)の大径部(31)の上端
部外周面と第１軸受け板(25)の内周面との間の隙間、及
び大径部(31)の下端部外周面と第２軸受け板(26)の内周
面との間の隙間には、気体圧力による気体膜が形成さ
れ、動圧気体軸受け(35)が形成される。この気体膜によ
り、駆動軸(10)は第１軸受け板(25)及び第２軸受け板(2
6)に非接触状態でラジアル方向に支持される。

【００９８】また、スラスト軸受け板(33)と第２軸受け
板(26)との間の隙間、及びスラスト軸受け板(33)と下部
隔壁(4)との間の隙間には、気体圧力による気体膜が生
成され、動圧気体軸受け(34)が形成される。この気体膜
により、駆動軸(10)はスラスト方向に支持される。

【００９９】第１インペラ室(91)における第１インペラ
(8)の回転により、冷媒は吸入管(12)から第１インペラ
室(91)に吸入される。第１インペラ(8)の軸方向に沿っ
て第１インペラ(8)に導かれた冷媒は、第１インペラ(8)
の羽根(11)に沿って外向き半径方向流になり、第１イン
ペラ(8)の外周端から流出する。この際、冷媒は、第１
インペラ(8)から与えられる遠心力によって動圧と静圧
とを得て、ディフューザ(101)を通過する。ディフュー
ザ(101)において、冷媒は減速し、動圧が静圧に変換さ
れて動圧が回収される。そして、冷媒は昇圧して第１渦
巻室(13)に放出される。その後、冷媒は第１渦巻室(13)
を流出して、第１連通路(15)を流通し、モータ室(6)に
流入する。

【０１００】モータ室(6)の冷媒は、第２インペラ室(9
2)における第２インペラ(9)の回転により、第２連通路
(18)から吸引され、第２インペラ室(92)に吸入される。
第２インペラ(9)の軸方向に沿って第２インペラ(9)に導
かれた冷媒は、第２インペラ(9)の羽根(11)に沿って外
向き半径方向流になり、第２インペラ(9)の外周端から
流出する。その後は、第１インペラ室(91)における圧縮
動作と同様にして、冷媒は昇圧して第２渦巻室(14)に放
出され、高圧ガスとなって吐出管(21)から吐出される。

【０１０１】−ビル用マルチエアコン(50)の効果−以上
のように、本ビル用マルチエアコン(50)では、圧縮機
(1)に気体軸受け(34,35)を使用し、インペラ室(91),(9
2)に気密性を必要としないので、潤滑油が不要である。

【０１０２】そのため、圧縮機内の潤滑油不足による圧
縮機の焼き付き等が起こらないため、信頼性が高い。

【０１０３】また、潤滑油の粘度低下による潤滑不良の
問題も発生しないので、信頼性が高い。

【０１０４】また、潤滑油のフォーミングの問題がない
ので、起動時から圧縮機(1)の最大能力での運転が可能
である。そのため、各部屋を速やかに所定温度にするこ
とができる。従って、本ビル用マルチエアコン(50)は、
快適性の高い空気調和を行うことが可能である。更に、
起動時のための特別な制御を必要としないので、安価に
構成することができる。

【０１０５】また、圧縮機における油圧縮の心配がない
ので、信頼性が高い。

【０１０６】また、油戻しの必要がないので、配管長を
長くすることができる。そのため、単一の装置(50)のみ
で高層ビル等の大きな建造物の空調を行うことができ
る。さらに、室外ユニット及び室外ユニットの設置自由
度が大きくなるという効果を奏する。

【０１０７】また、潤滑油を使用した場合に比べて冷媒
配管(53)の圧力損失が減少する。そのため、圧縮機(1)
の負荷が低減し、効率が向上する。

【０１０８】また、代替冷媒に応じて潤滑油を選定する
必要がないので、設計開発の短縮化が図られる。

【０１０９】また、エステル油中の脂肪酸によって減圧
機構(55)が閉塞されることがない。

【０１１０】このように、本実施形態の冷凍装置では、
圧縮機(1)にオイルレス圧縮機を用いているので、潤滑
油に伴う種々の問題が発生しない。従って、本発明はビ
ル用マルチエアコン(50)に特に適した構成をもたらし、
その結果、信頼性及び快適性の高い空調を安価に実現す
ることができる。

【０１１１】さらに、本ビル用マルチエアコン(50)で
は、圧縮機(1)をオイルレスにしただけでなく、２段の
ターボ圧縮機で構成しているので、以下のような効果を
奏する。

【０１１２】まず、図５に示すように、空調可能エリア
が大きくなる。つまり、単段のターボ圧縮機であれば、
冷媒としてＨＦＣ１３４ａやＲ４１０Ａを使用し、冷媒
回路内においてその高低圧差を大きく確保しようとする
と、羽根車の径を大きくしたり、羽根車の回転数を増加
する等の措置が必要となり、その結果、羽根車の周囲に
衝撃波が発生する等の問題があった。そのため、単段の
ターボ圧縮機では、実線Ｓよりも下方の運転エリアの範
囲内でしか空調を行うことができなかった。ところが、
本ビル用マルチエアコン(50)では、ターボ圧縮機(1)の
段数を２段にしたことにより、運転可能エリアが拡大し
た。具体的には、実線Ｓよりも上方に位置する実線Ｄよ
り下方の運転エリアでの空調が可能になった。その結
果、冷房運転に必要とされる冷房運転エリアＣのみなら
ず、暖房運転に必要とされる暖房運転エリアＨをもカバ
ーすることができる。そのため、本ビル用マルチエアコ
ン(50)は、冷房運転のみならず、暖房運転も可能であ
る。

【０１１３】一方、冷媒として、ガス定数が比較的大き
い冷媒、例えば炭酸ガス等を用いた場合には、羽根車の
周囲での衝撃波の発生が抑制されるので、単段であって
も圧縮比を大きくすることができる。従って、単段のタ
ーボ圧縮機であっても、運転エリアを拡大し、暖房運転
エリアをカバーすることは可能である。しかし、この場
合、冷媒回路の高圧が非常に高い圧力となってしまい、
冷媒配管や熱交換器の耐圧を大きく確保する必要があ
る。そのため、コストが増大するとともに、大型化や重
量の増加を招くことがあった。ところが、本ビル用マル
チエアコン(50)では、２段のターボ圧縮機(1)を用いて
いるので、そのような問題を回避することができる。

【０１１４】また、上記のように、暖房運転に必要とさ
れる高圧縮比を実現することができるので、冷房運転時
には、羽根車の外周周速度を比較的小さくすることがで
き、ターボ圧縮機の総合効率低下の要因である羽根車の
周囲の衝撃波を抑制でき、圧縮機の総合効率を従来に比
べて向上することができる。

【０１１５】また、第１インペラ(8)で圧縮した冷媒を
いったんモータ室(6)に導き、そのうえで第２インペラ
(9)で圧縮するようにしたので、第１インペラ室(91)と
モータ室(6)との間の圧力差、及び第２インペラ室(92)
とモータ室(6)との圧力差が比較的小さくなる。そのた
め、第１インペラ室(91)とモータ室(6)との間での冷媒
漏れ、及び第２インペラ室(92)とモータ室(6)との間で
の冷媒漏れを少なくすることができ、圧縮機(1)の効率
を向上させることができる。

【０１１６】＜実施形態２＞実施形態２は、実施形態１
において、圧縮機(1)を図６に示すターボ圧縮機(1a)に
置き換えたものである。

【０１１７】圧縮機(1a)は、第１渦巻室(13)内の冷媒を
モータ室(6)に導くのではなく、第２インペラ室(92)に
直接導くように構成されている。つまり、連通路(15a)
の入口部(16)は、ケーシング(2)側面における第１渦巻
室(13)に対応する位置に設けられ、連通路(15a)の出口
部(20)は、ケーシング(2)の下端面の中央部に形成され
ている。

【０１１８】吸入管(12)とモータ室(6)とは、均圧管(3
6)によって連通されている。この均圧管(36)の内圧は、
第１インペラ(8)の回転数に応じて変化する。均圧管(3
6)は、第２インペラ室(92)からモータ室(6)への漏れ流
体（冷媒）を、吸入管(12)に戻している。

【０１１９】＜実施形態３＞実施形態３は、実施形態１
において、圧縮機(1)を図７に示すターボ圧縮機(1b)に
置き換えたものである。

【０１２０】圧縮機(1b)は、第１インペラ(8)及び第２
インペラ(9)が、モータ室(6)の上方において、互いの冷
媒の吸入方向が揃った状態で鉛直方向に重ね合わされた
形態に構成されている。

【０１２１】すなわち、ケーシング(2)の内部には、上
方から順に上部隔壁(3)、中間隔壁(38)、下部隔壁(4)、
スラスト軸受け板(33)、第２軸受け板(26)が設けられて
いる。上部隔壁(3)の上方には第１インペラ室(91)が形
成され、中間隔壁(38)と下部隔壁(4)との間には第２イ
ンペラ室(92)が形成されている。第２軸受け板(26)の下
方には、モータ室(6)が形成されている。上部隔壁(3)に
は、第１渦巻室(13)内の冷媒を第２インペラ室(92)の吸
入側に導く連通路(15a)が形成されている。吐出管(21)
は、吐出通路(96)を介して第２渦巻室(14)内の冷媒を吐
出するように、ケーシング(2)の鉛直方向におけるほぼ
中央部の外周面であって第２渦巻室(14)に対応する位置
に接続されている。実施形態２と同様に、吸入管(12)と
モータ室(6)との間には、均圧管(36)が設けられてい
る。

【０１２２】＜実施形態４＞実施形態４は、実施形態１
において、圧縮機(1)を図８に示すターボ圧縮機(1c)に
置き換えたものである。

【０１２３】圧縮機(1c)は、第１インペラ(8)及び第２
インペラ(9)が、モータ室(6)の上方において、互いの冷
媒の吸入方向が逆向きとなる状態で鉛直方向に重ね合わ
された形態に構成されている。

【０１２４】すなわち、ケーシング(2)の内部には、上
方から順に上部隔壁(3)、中間隔壁(38)、下部隔壁(4)、
スラスト軸受け板(33)、第２軸受け板(26)が設けられて
いる。下部隔壁(4)と中間隔壁(38)との間には、第１イ
ンペラ(8)が下向きに末広がりとなる状態で設けられ、
上部隔壁(3)の上方には、第２インペラ室(92)が上向き
に末広がりとなる状態で設けられている。吸入管(12)
は、上部隔壁(3)と中間隔壁(38)との間に形成された吸
入通路(95)に連続するように、ケーシング(2)の外周面
に接続されている。吸入通路(95)の出口部(41)は、第１
インペラ室(91)と第２インペラ室(92)とを区画するよう
に形成された第１インペラ室(91)の吸入側に開口してい
る。つまり、吸入管(12)から吸入された冷媒が吸入通路
(95)を流通し、第２インペラ室(92)内に漏れることなく
第１インペラ(8)の吸入側に導かれるように構成されて
いる。第１渦巻室(13)と第２インペラ室(92)の吸入側と
は、連通路(15a)によって連通されており、第１渦巻室
(13)で圧縮された冷媒が第２渦巻室(14)でさらに圧縮さ
れるように構成されている。ケーシング(2)の外周面に
おける第２渦巻室(14)に対応する位置には吐出管(21)が
接続されており、吐出通路(96)及び吐出管(21)を通じて
高圧の冷媒が吐出されるようになっている。

【０１２５】＜実施形態５＞実施形態５は、実施形態１
において、圧縮機(1)を図９に示すターボ圧縮機(1d)に
置き換えたものである。

【０１２６】圧縮機(1d)は、実施形態４の圧縮機(1c)と
同様に、第１インペラ(8)及び第２インペラ(9)がモータ
室(6)の上方において互いに冷媒の吸入方向が逆向きと
なる状態で鉛直方向に重ね合わされた形態に構成されて
いるが、各インペラ(8),(9)の設置方向が実施形態４と
は異なっている。

【０１２７】すなわち、第１インペラ(8)は下向きに末
広がりとなる状態で設けられ、第２インペラ(9)は上向
きに末広がりとなる状態に設けられている。ケーシング
(2)の内部には、上部から順に上部隔壁(3)、中間隔壁(3
8)、下部隔壁(4)、スラスト軸受け板(33)、第２軸受け
板(26)が設けられている。上部隔壁(3)と中間隔壁(38)
との間には第２インペラ室(92)が形成され、中間隔壁(3
8)と下部隔壁(4)との間には第１インペラ室(91)が形成
されている。吸入管(12)は、下部隔壁(4)とスラスト軸
受け板(33)との間に形成された吸入通路(95)に連続する
ように、ケーシング(2)の外周面に接続されている。上
部隔壁(3)の上方には、第１渦巻室(13)からの冷媒を第
２インペラ室(92)に導く連通路(15a)が形成されてい
る。吸入管(12)とモータ室(6)とは、均圧管(36)によっ
て連通されている。

【０１２８】従って、吸入管(12)から吸入された冷媒
は、吸入通路(95)から第１インペラ室(91)に流入し、第
１渦巻室(13)で圧縮された後、連通路(15a)を通じて第
２インペラ室(92)に流入し、第２渦巻室(14)で圧縮され
て、吐出通路(96)を通じて吐出管(21)から吐出されるよ
うに構成されている。

【０１２９】＜実施形態６＞実施形態６は、実施形態１
において、圧縮機(1)を、図１０に示す３段のターボ圧
縮機(1e)に置き換えたものである。

【０１３０】圧縮機(1e)のケーシング(2)の内部には、
上方から順に上部隔壁(3)、隔壁(45)、隔壁(46)、第１
スラスト軸受け板(33)、第１軸受け板(25)、第２軸受け
板(26)、第２スラスト軸受け板(48)、下部隔壁(49)が設
けられている。ケーシング(2)の内部には、上方から順
に、第２インペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周
囲に位置する第２渦巻室(14)と、第３インペラ室(93)及
び該第３インペラ室(93)の周囲に位置する第３渦巻室(9
4)と、モータ室(6)と、第１インペラ室(91)及び該第１
インペラ室(91)の周囲に位置する第１渦巻室(13)とが設
けられている。なお、スラスト軸受は、第１スラスト軸
受け板(33)または第２スラスト軸受け板(48)のどちらか
一方でも良く、必ずしも二つ設ける必要はない。

【０１３１】下部隔壁(49)の下方の第１インペラ室(91)
においては、第１インペラ(8)が上向きに末広がりの状
態で設けられている。上部隔壁(3)の上方の第２インペ
ラ室(92)においては、第２インペラ(9)が下向きに末広
がりの状態で設けられている。隔壁(45)と隔壁(46)との
間の第３インペラ室(93)においては、第３インペラ(43)
が下向きに末広がりの状態で設けられている。

【０１３２】吸入管(12)は、ケーシング(2)の下端面の
中央部に接続されている。吸入管(12)と第１インペラ室
(91)との間には、吸入冷媒を第１インペラ(8)の軸方向
に沿って第１インペラ室(91)に導入する吸入通路(95)が
形成されている。

【０１３３】ケーシング(2)の外周面における第１渦巻
室(13)に対応する位置には、第１連通路(15)の上流側が
接続されている。第１連通路(15)の下流側は、ケーシン
グ(2)の上端面の中央部に接続され、第１渦巻室(13)内
の冷媒を第２インペラ(9)の軸方向に沿って第２インペ
ラ室(92)に導くように構成されている。

【０１３４】上部隔壁(3)には、第２渦巻室(14)と第３
インペラ室(93)の吸入側とを連通する第２連通路(18)が
形成されている。つまり、第２連通路(18)は、第２渦巻
室(14)内の冷媒を第３インペラ室(93)の吸入側に導くよ
うに構成されている。

【０１３５】ケーシング(2)の外周面における第３渦巻
室(94)に対応する位置には、吐出管(21)が接続されてい
る。第３渦巻室(94)と吐出管(21)との間には、吐出通路
(96)が形成されている。

【０１３６】吸入管(12)とモータ室(6)とは、均圧管(3
6)によって連通されている。

【０１３７】本圧縮機(1e)においても、実施形態１と同
様、駆動軸(10)は気体軸受け(34),(35)によって非接触
状態で支持されている。

【０１３８】動作時には、冷媒は吸入管(12)から吸入通
路(95)を通じて第１インペラ室(91)に流入し、第１段目
の圧縮が行われた後、第１渦巻室(13)及び第１連通路(1
5)を通じて第２インペラ室(92)に流入する。この冷媒
は、第２段目の圧縮が行われて更に昇圧した後、第２渦
巻室(14)及び第２連通路(18)を通じて第３インペラ室(9
3)に流入する。この冷媒は、第３段目の圧縮が行われて
更に昇圧し、第３渦巻室(94)及び吐出通路(96)を通過し
て吐出管(21)から吐出される。

【０１３９】＜実施形態７＞実施形態７は、実施形態１
において、圧縮機(1)を図１１に示すターボ圧縮機(1f)
に置き換えたものである。

【０１４０】圧縮機(1f)では、ケーシング(2)内の上部
から下部に向かって順に、第２インペラ室(92)及び該第
２インペラ室(92)の周囲に位置する第２渦巻室(14)と、
モータ室(6)と、第１インペラ室(91)及び該第１インペ
ラ室(91)の周囲に位置する第１渦巻室(13)とが形成され
ている。吸入管(12)は低圧冷媒をモータ室(6)に導くよ
うにケーシング(2)の中央部に接続され、吸入通路(12A)
を形成している。モータ室(6)と第１インペラ室(91)の
吸入側とは第１連通路(15A)によって連通されている。
第１渦巻室(13)と第２インペラ室(92)の吸入側とは第２
連通路(18A)によって連通されている。

【０１４１】吸入通路(12A)を通じて吸入された低圧冷
媒はモータ室(6)に流入した後、第１連通路(15A)を経て
第１インペラ室(91)の吸入側に導かれる。この冷媒は、
第１インペラ室(91)において第１インペラ(8)によって
圧縮されて中間圧の冷媒となり、第１渦巻室(13)に吐出
される。第１渦巻室(13)で集められた中間圧の冷媒は第
２連通路(18A)を通じて第２インペラ室(92)の吸入側に
流入し、第２インペラ(9)によって圧縮されて高圧冷媒
となり、第２渦巻室(14)に集められる。第２渦巻室(14)
内の高圧冷媒は吐出通路(96)を通じて吐出管(21)から吐
出される。

【０１４２】＜実施形態８＞実施形態８は、実施形態１
において、圧縮機(1)を、図１２に示すターボ圧縮機(1
h)に置き換えたものである。ターボ圧縮機(1h)は、冷媒
を２段階に圧縮するように、２台のターボ圧縮機ユニッ
ト(65),(66)が直列に接続されて構成されている。

【０１４３】第１圧縮機ユニット(65)と第２圧縮機ユニ
ット(66)の構成は同様なので、ここでは第１圧縮機ユニ
ット(65)の構成のみを説明し、第２圧縮機ユニット(66)
の説明は省略する。

【０１４４】ケーシング(80A)内には、上端部から所定
寸法を存した位置に隔壁(81A)が設けられ、このケーシ
ング(80A)の内部に、隔壁(81A)の上方のインペラ室(82
A)と、下方のモータ室(83A)とが区画形成されている。
インペラ室(82A)は、ケーシング(80A)の平面視における
中央部に形成されており、その形状は、下方に向かって
内径が次第に増大する略円錐台状である。インペラ室(8
2A)の内部には、インペラ(85A)が回転自在に収容されて
いる。インペラ(85A)には、鉛直軸回りに複数の略三角
板の羽根(84A),(84A),…が放射状に設けられている。イ
ンペラ室(82A)におけるインペラ(85A)の外周囲には、渦
巻室(86A)が形成されている。

【０１４５】モータ室(83A)には、モータ室(83A)の内壁
面に固定されたステータ(87A)と、ステータ(87A)の内部
に収容されてインペラ(85A)と同心上に配置されたロー
タ(88A)とを備えたモータ(89A)が設けられている。ロー
タ(88A)の中心部には駆動軸(90A)が固定され、駆動軸(9
0A)の上下両端部は、軸受け板(111A),(112A)により回転
自在に支承されている。詳しくは、駆動軸(90A)の下端
部は、ロータ(88A)の下端よりも延長されており、モー
タ室(83A)の下端部に設けられた下側軸受け板(111A)の
貫通孔(113A)に挿通されている。また、駆動軸(90A)の
下端部の外周面には、ヘリンボーン溝(114A)が形成され
ている。そして、駆動軸(90A)の回転により、駆動軸(90
A)の下端部の外周面と貫通孔(113A)の内周面との間の隙
間に気体圧力による気体膜が生成され、この気体膜によ
り駆動軸(90A)の下端部が非接触状態で支持される。つ
まり、駆動軸(90A)の下端部は、動圧気体軸受け(117A)
により回転自在に支持されている。

【０１４６】一方、駆動軸(90A)の上端部は、ロータ(88
A)の上端よりも上方に延長し、下側に位置する大径部(1
15A)と、大径部(115A)の上側に連続してインペラ(85A)
に接続した小径部(116A)とが形成されている。大径部(1
15A)は、上述した駆動軸(90A)の下端部の軸受け構造と
同様の動圧気体軸受け(117A)により、回転自在に支持さ
れている。つまり、大径部(115A)は、モータ室(83A)の
上部に設けられた上側軸受け板(112A)の貫通孔(118A)に
挿通されている。また、大径部(115A)の外周面にはヘリ
ンボーン溝(119A)が形成されており、駆動軸(90A)の回
転により、その外周面と貫通孔(118A)の内周面との間の
隙間に、気体膜を生成するようになっている。また、上
側軸受け板(112A)の上側には、スラスト軸受け板(120A)
が設けられている。そして、スラスト軸受け板(120A)の
下面が大径部(115A)の上端面に当接することで駆動軸(9
0A)のスラスト方向の位置決めを行っている。また、ス
ラスト軸受け板(120A)の中央部には、小径部(116A)と略
同径の貫通孔(121A)が形成されており、貫通孔(121A)の
内面で小径部(116A)を支承している。

【０１４７】次に、第１圧縮機ユニット(65)及び第２圧
縮機ユニット(66)の接続関係を説明する。吸入管(12)
は、第２圧縮機ユニット(66)のケーシング(80B)の下端
面の中央部に接続され、吸入冷媒が吸入管(12)から第２
圧縮機ユニット(66)のモータ室(83B)に導入されるよう
になっている。ケーシング(80B)におけるモータ室(83B)
の上部に対応する位置と、第１圧縮機ユニット(65)のケ
ーシング(80A)の下端面との間には、第２圧縮機ユニッ
ト(66)のモータ室(83B)内の冷媒を第１圧縮機ユニット
(65)のモータ室(83A)に導く第１接続管(122)が設けられ
ている。第１圧縮機ユニット(65)のケーシング(80A)側
面におけるモータ室(83A)の上部に対応する位置と、第
１圧縮機ユニット(65)のケーシング(80A)の上端面中央
部との間には、モータ室(83A)内の冷媒をインペラ(85A)
の回転軸線上に沿って上側からインペラ室(82A)に導入
する第２接続管(123)が設けられている。第１圧縮機ユ
ニット(65)のケーシング(80A)側面における渦巻室(86A)
に対応する位置と、第２圧縮機ユニット(66)のケーシン
グ(80B)の上端面中央部との間には、第１圧縮機ユニッ
ト(65)で圧縮した冷媒をインペラ(85B)の回転軸線上に
沿って上側からインペラ室(82B)に導入する第３接続管
(124)が設けられている。第２圧縮機ユニット(66)のケ
ーシング(80B)側面における渦巻室(86B)に対応する位置
には、吐出管(21)が接続されている。

【０１４８】マルチエアコン(50)の運転時、すなわち第
１圧縮機ユニット(65)及び第２圧縮機ユニット(66)の運
転の際には、吸入管(12)から吸入された冷媒は、第２圧
縮機ユニット(66)のモータ室(83B)に流入し、モータ(89
B)を冷却した後、モータ室(83B)から第１接続管(122)に
流入する。第１接続管(122)の冷媒は、第１圧縮機ユニ
ット(65)のモータ室(83A)に流入し、モータ(89A)を冷却
した後、第２接続管(123)を通じて第１圧縮機ユニット
(65)のインペラ室(82A)に流入する。インペラ室(82A)に
流入した冷媒は、インペラ(85A)の回転によって圧縮さ
れ、渦巻室(86A)に集められて、第３接続管(124)に吐出
される。すなわち、第１圧縮機ユニット(65)によって、
１段目の圧縮動作が行われ、昇圧した冷媒が第３接続管
(124)に吐出される。第３接続管(124)の冷媒は、第２圧
縮機ユニット(66)のインペラ室(82B)に流入し、インペ
ラ(85B)の回転によって圧縮されて渦巻室(86B)に集めら
れる。すなわち、第２圧縮機ユニット(66)によって、２
段目の圧縮動作が行われる。そして、渦巻室(86B)内の
冷媒は、吐出管(21)に吐出される。

【０１４９】このように、本実施形態では、ターボ圧縮
機ユニット(65),(66)を直列に接続し、冷媒の圧縮動作
を２段階に分けて行っているので、１段あたりの圧縮比
が相対的に小さい。従って、運転可能エリアを拡大する
ことができる等、実施形態１と同様の効果を得ることが
できる。

【０１５０】なお、ターボ圧縮機ユニットの接続台数は
２台に限定されず、３台以上であってもよいことは勿論
である。

【０１５１】＜実施形態９＞実施形態９は、実施形態７
において、ターボ圧縮機(1f)の運転停止直後の圧縮機内
部の冷媒の逆流を防止する逆流防止機構を設けたもので
ある。

【０１５２】ターボ圧縮機では、駆動時に、吸入管の内
部が吸入負圧により低圧状態となっている。一方、吐出
管の内部は、圧縮された冷媒が流れることにより、高圧
状態となっている。このため、ターボ圧縮機の停止時に
あっては、インペラの回転が停止した際、前段側のイン
ペラの上流側である吸入管の内部よりも、後段側のイン
ペラの下流側である吐出管の内部の方が高圧である。そ
のため、吐出管内の高圧冷媒が圧縮機の内部を経て吸入
管に導入される逆流が発生し、この高圧冷媒の作用によ
って、インペラが上述した圧縮動作の回転方向とは逆方
向に回転することになる。その結果、駆動軸も逆回転す
ることになる。そして、この逆回転状態では、動圧気体
軸受けの軸受け機能が発揮されず、場合によっては軸受
け板が焼き付いてしまうおそれもある。

【０１５３】特に、２段階以上の圧縮動作を行う圧縮機
では、吐出管内の高圧冷媒と吸入管内の低圧冷媒との圧
力差が非常に大きい。そのため、単段の圧縮機に比べて
駆動軸の逆回転が起こりやすい。従って、運転停止後の
駆動軸の逆回転を防止することは、非常に重要である。

【０１５４】そこで、図１３に示すように、実施形態９
では、上記逆流を防止するため、吸入管(12)と吐出管(2
1)との間に、バイパス通路としてのバイパス管(71)を備
えている。バイパス管(71)には、開閉手段としての電磁
弁(72)が設けられている。

【０１５５】マルチエアコン(50)の運転時、すなわちタ
ーボ圧縮機(1f)の運転時には、電磁弁(72)を閉鎖してお
く。これにより、実施形態７で説明したように、冷媒は
図１３に実線矢印で示すように、吸入管(12)を通じて吸
入され、第１インペラ(8)及び第２インペラ(9)によって
２段階に圧縮され、吐出管(21)を通じて吐出される。

【０１５６】一方、ターボ圧縮機(1f)の運転停止時に
は、電磁弁(72)を開口する。これにより、バイパス管(7
1)を通じて吐出管(21)と吸入管(12)とが連通する。その
結果、吐出管(21)内の高圧冷媒は、ターボ圧縮機(1f)の
内部を逆流することなく、バイパス管(71)を通じて吸入
管(12)に直接導入される。従って、吐出管(21)の内部と
吸入管(12)の内部とは、ターボ圧縮機(1f)の運転停止直
後から均圧されることになる。

【０１５７】詳しくは、ターボ圧縮機(1f)の運転を停止
した直後は、吐出通路(96)内や第２連通路(18A)内は、
第１連通路(15A)内やモータ室(6)内に比べて圧力が高い
高圧部となる。しかし、吐出管(21)と吸入管(12)とがバ
イパス管(71)を通じて連通しているので、図１３に破線
矢印で示すように、高圧部の冷媒は逆流することなく、
吐出管(21)及びバイパス管(71)を流れて低圧部と均圧す
る。そのため、ターボ圧縮機(1f)の運転停止時に、イン
ペラ(8),(9)の下流側の圧力が上流側の圧力よりも高く
なってインペラ(8),(9)が逆回転してしまうといった状
況が回避される。

【０１５８】このように、本実施形態では、ターボ圧縮
機(1f)の運転停止時に、吐出管(21)内の高圧冷媒をバイ
パス管(71)を通じて吸入管(12)に導入するので、インペ
ラ(8),(9)の逆回転が回避される。そのため、インペラ
(8),(9)に固定された駆動軸(10)の逆回転が防止され
る。従って、駆動軸の逆回転により動圧気体軸受けの軸
受け機能が発揮されないまま駆動軸が回転してしまうと
いった状況を回避することができ、ターボ圧縮機(1f)の
信頼性、ひいてはマルチエアコン(50)の信頼性が向上す
る。

【０１５９】＜実施形態１０＞図１４に示すように、実
施形態１０は、実施形態８のターボ圧縮機(1h)に、実施
形態９と同様の逆流防止機構を設けたものである。

【０１６０】すなわち、吸入管(12)と吐出管(21)との間
に、電磁弁(72)を備えたバイパス管(71)が設けられてい
る。

【０１６１】ターボ圧縮機(1h)の運転時、すなわち第１
圧縮機ユニット(65)及び第２圧縮機ユニット(66)の運転
の際には、電磁弁(72)を閉鎖しておく。吸入管(12)を通
じて吸入された冷媒は、実施形態８と同様に第１圧縮機
ユニット(65)及び第２圧縮機ユニット(66)で圧縮され、
吐出管(21)に吐出される。

【０１６２】一方、ターボ圧縮機(1h)の運転停止時に
は、電磁弁(72)を開口する。これにより、吐出管(21)内
の高圧冷媒は、バイパス管(71)を通じて吸入管(12)に流
れ、吐出管(21)の内部と吸入管(12)の内部とが均圧す
る。ターボ圧縮機(1h)の運転停止直後は、吐出管(21)、
第３接続管(124)及び第２接続管(123)の内部は、第１接
続管(122)や吸入管(12)の内部よりも圧力の高い高圧部
となる。しかし、本実施形態では、吐出管(21)の内部と
吸入管(12)の内部とが均圧するので、高圧部の冷媒は、
ターボ圧縮機(1h)の運転時と同一の方向（順方向）に流
通し、その圧力が低下する。従って、インペラ(85A),(8
5B)を逆回転させるような逆流の発生は回避される。

【０１６３】このように、本実施形態においても、運転
停止時に、吐出管(21)内の高圧冷媒をバイパス管(71)を
通じて吸入管(12)に導入するので、各圧縮機ユニット(6
5),(66)のインペラ(85A),(85B)の逆回転が防止され、駆
動軸(10A),(10B)の逆回転も防止される。従って、動圧
気体軸受けの軸受け機能が発揮されないまま駆動軸が回
転してしまうといった状況を回避することができ、圧縮
機ユニット(65),(66)の信頼性が向上する。

【０１６４】本実施形態では、各圧縮機ユニット(65),
(66)のそれぞれにバイパス管及び電磁弁を設けるのでは
なく、一組のバイパス管(71)及び電磁弁(72)によって両
圧縮機ユニット(65),(66)における逆流を防止すること
としている。そのため、各圧縮機ユニット(65),(66)の
それぞれにバイパス管及び電磁弁を設ける構成に比べ
て、配管系統を簡易化することができ、コストを低減す
ることができる。

【０１６５】＜実施形態１１＞図１５に示すように、実
施形態１１は、実施形態７のターボ圧縮機(1f)に対し
て、運転停止直後の冷媒の逆流を防止する逆流防止機構
として、逆止弁(73),(74)を用いた形態である。

【０１６６】吸入管(12)には、冷媒の吸入のみを許容す
る逆流防止手段として、吸入側逆止弁(73)が取り付けら
れている。つまり、吸入側逆止弁(73)は、吸入管(12)か
らモータ室(6)に向かう冷媒流れを許容する一方、モー
タ室(6)から吸入管(12)に向かう冷媒流れを阻止するよ
うに設けられている。吐出管(21)には、冷媒の吐出のみ
を許容する逆流防止手段として、吐出側逆止弁(74)が取
り付けられている。つまり、吐出側逆止弁(74)は、吐出
通路(96)から吐出管(21)に向かう冷媒流れを許容する一
方、吐出管(21)から吐出通路(96)に向かう冷媒流れを阻
止するように設けられている。

【０１６７】ターボ圧縮機(1f)の運転動作は、実施形態
７で説明した通りである。

【０１６８】ターボ圧縮機(1f)の運転停止時には、吐出
管(21)の内部は吸入管(12)の内部よりも高圧である。し
かし、本実施形態では、吐出管(21)から吐出通路(96)に
向かう冷媒流れを阻止する吐出側逆止弁(74)が設けら
れ、更に、モータ室(6)から吸入管(12)に向かう冷媒流
れを阻止する吸入側逆止弁(73)が設けられているので、
吐出管(21)内と吸入管(12)内との圧力差による冷媒の逆
流が確実に回避される。その結果、インペラ(8),(9)の
逆回転が防止され、駆動軸(10)の逆回転も防止される。
従って、動圧気体軸受けの軸受け機能が発揮されないま
ま駆動軸が回転してしまうといった状況を回避すること
ができ、ターボ圧縮機(1f)の信頼性が向上する。

【０１６９】なお、吸入側逆止弁(73)及び吐出側逆止弁
(74)を備える形態は、上記実施形態のターボ圧縮機(1f)
に限られず、例えば、実施形態１〜６または８〜１０の
ターボ圧縮機(1),(1a),(1b),(1c),(1d),(1e),(1f),(1h)
に、吸入側逆止弁(73)及び吐出側逆止弁(74)を設けるよ
うにしてもよい。

【０１７０】また、必ずしも吸入側逆止弁(73)及び吐出
側逆止弁(74)の両方を設ける必要はなく、どちらか一方
のみを設けるようにしてもよい。

【０１７１】＜実施形態１２＞実施形態１２は、モータ
(22)の駆動制御により圧縮機停止時の冷媒の逆流を回避
するものである。本実施形態に係るターボ圧縮機(1f)の
構成は、上述した実施形態７と同様である。

【０１７２】実施形態１２では、図１６に示すように、
モータ(22)を駆動制御するコントローラ(130)に停止時
制御部(131)が設けられている。停止時制御部(131)は、
ターボ圧縮機(1f)の停止時に、モータ(22)を直ちに停止
させるのではなく、その回転数を徐々に低下させていく
減速制御を行うように構成されている。

【０１７３】停止時制御部(131)によるモータ(22)の減
速制御について説明する。まず、ターボ圧縮機(1f)の駆
動状態では、モータ(22)の回転数に応じて吸入管(12)の
内部と吐出管(21)の内部との間に大きな差圧が生じてい
る。そのため、ターボ圧縮機(1f)の運転停止時にモータ
(22)を直ちに停止させると、上記差圧が原因となって、
吐出管(21)内の冷媒がターボ圧縮機(1f)の内部を通じて
吸入管(12)に流れ込む逆流が発生するおそれがある。そ
こで、本実施形態では、ターボ圧縮機(1f)の運転停止
後、モータ(22)の回転を直ちに停止させるのではなく、
上記差圧が所定値以下になるように、その回転数をゆっ
くりと低下させていく。これにより、吐出管(21)の内部
と吸入管(12)の内部との差圧が徐々に小さくなり、この
差圧は、やがて逆流を発生させることのない小さな差圧
となる。そして、上記差圧が十分に小さくなった状態で
モータ(22)の運転が停止し、停止後の逆流の発生が回避
されることになる。従って、インペラ(8),(9)の逆回転
が防止される。

【０１７４】このように、本実施形態では、ターボ圧縮
機(1f)の構造を変更することなく、ターボ圧縮機(1f)の
運転停止時におけるモータ(22)の制御を改良することの
みで、インペラ(8),(9)の逆回転を防止することができ
る。

【０１７５】なお、実施形態１〜６または実施形態８〜
１１に上記制御を適用してもよいことは勿論である。こ
の場合であっても、上記と同様に、インペラの逆回転が
防止され、ターボ圧縮機の信頼性が向上する。

【０１７６】また、バイパス管(71)、吸入側逆止弁(73)
及び吐出側逆止弁(74)を備えるターボ圧縮機に上記制御
を適用してもよい。このようにすることにより、冷媒の
逆流が一層確実に防止されることになる。

【０１７７】＜実施形態１３＞実施形態１３は、実施形
態１２の停止時制御部(131)の制御内容を変更したもの
である。本実施形態の停止時制御部(131)は、ターボ圧
縮機(1f)の運転停止時に、モータ(22)の回転数を徐々に
低下させていき、所定の低回転数に達したところで、こ
の回転数を所定時間だけ維持し、その後、モータ(22)を
停止させる制御を実行する。

【０１７８】以下、本実施形態におけるモータ(22)の停
止時制御について説明する。図１７に示すように（図１
７の実線はインペラ(8),(9)の回転数、破線は吸入管(1
2)の内部と吐出管(21)の内部との差圧を示している）、
ターボ圧縮機(1f)の駆動状態では、回転数に応じて吸入
管(12)の内部と吐出管(21)の内部との間に大きな差圧が
生じている（図１７における領域Ａ）。この差圧は、図
１８に示すように、モータ(22)の回転数の２乗に比例す
るものである。このため、モータ(22)の高回転数域では
回転数の増加量に対する差圧の増分が大きく、逆に、モ
ータ(22)の低回転数域では回転数の増加量に対する差圧
の増分が小さくなる。このようなターボ圧縮機(1f)の特
性を利用し、本実施形態では、ターボ圧縮機(1f)の運転
停止時には、まず、モータ(22)の回転数を徐々に低下さ
せていき（図１７における領域Ｂ）、所定の低回転数に
達したところで、この回転数を所定時間だけ維持する
（図１７における領域Ｃ）。この状態では、上記差圧は
殆どなくなっており、このような状態でモータ(22)を停
止する（図１７における領域Ｄ）。このため、モータ(2
2)の運転停止時には、インペラ(8),(9)の上流側（吸入
管(12)の内部）と下流側（吐出管(21)の内部）との差圧
は極めて小さく、インペラ(8),(9)を停止させた際に、
インペラ(8),(9)が逆回転することはない。

【０１７９】このように、本実施形態によれば、ターボ
圧縮機(1f)の特性を考慮したうえで、停止時制御を行う
ので、より確実に逆流を防止することができる。

【０１８０】なお、実施形態１〜６または実施形態８〜
１１に本実施形態の制御を適用してもよいことは勿論で
ある。また、バイパス管(71)、吸入側逆止弁(73)及び吐
出側逆止弁(74)を備えるターボ圧縮機に本制御を適用し
てもよい。

【０１８１】＜その他の実施形態＞上記実施形態では、
圧縮機のインペラは２段または３段であったが、本発明
はこれらに限定されるものではなく、４段以上であって
もよい。

【０１８２】冷媒は、ＨＦＣ１３４ａやＲ４１０Ａ等の
混合冷媒であってもよく、Ｒ２２等の単一冷媒であって
もよい。また、ＣＯ₂などの自然冷媒でもよい。

【０１８３】上記実施形態では、駆動軸(10)を回転自在
に支持する軸受けとしてヘリングボーンジャーナル気体
軸受けを採用した。しかし、本発明は、これに限らず、
ティルティングパッドジャーナル気体軸受け等の各種の
気体軸受けを採用してもよい。

【０１８４】また、各インペラ(8),(9),(43)は、オープ
ン型でもクローズ型でもよい。

【０１８５】気体軸受けは、駆動軸(10)の回転による動
圧型に限定されるものではなく、圧縮機で昇圧した冷媒
ガス圧を用いる静圧型であってもよい。

【０１８６】上記実施形態では、圧縮機(1)に関して、
軸受けとして気体軸受けを用いたが、駆動軸(10)が非接
触状態で回転自在に支持されていればよく、例えば磁気
軸受けを使用してもよい。

【０１８７】また、上記実施形態は、冷房運転及び暖房
運転が可能な空気調和装置であったが、本発明の適用範
囲は冷房専用機や暖房専用機であってもよく、また、そ
の他の冷凍装置であってもよいことは勿論である。

【０１８８】

【発明の効果】以上のように、第１〜第１０の発明によ
れば、潤滑油の使用に伴い必然的に生じていた課題を克
服することができ、信頼性及び快適性が高く、安価な冷
凍装置を提供することが可能となる。さらに、冷媒の圧
縮比を従来以上に大きくすることができるので、制御可
能な空調エリアを拡大することができる。

【０１８９】第１１の発明によれば、複雑なマルチ回路
において上記効果が得られるので、当該効果をより顕著
に発揮させることができる。

【０１９０】第１２〜第１６の発明によれば、ターボ圧
縮機の運転停止時における吐出管の内部と吸入管の内部
との差圧を小さくすることができるので、ターボ圧縮機
の内部における冷媒の逆流を防止することができ、気体
軸受けの機能が発揮されないまま駆動軸が逆回転してし
まうことを確実に防止することができる。従って、駆動
軸の焼き付きを確実に防止することができ、冷凍装置の
信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ビル用マルチエアコンの構成図である。

【図２】ビル用マルチエアコンの冷媒回路図である。

【図３】実施形態１に係る圧縮機の縦断面図である。

【図４】気体軸受けの拡大図である。

【図５】運転可能な空調エリアを示す領域図である。

【図６】実施形態２に係る圧縮機の縦断面図である。

【図７】実施形態３に係る圧縮機の縦断面図である。

【図８】実施形態４に係る圧縮機の縦断面図である。

【図９】実施形態５に係る圧縮機の縦断面図である。

【図１０】実施形態６に係る圧縮機の縦断面図である。

【図１１】実施形態７に係る圧縮機の縦断面図である。

【図１２】実施形態８に係る圧縮機の縦断面図である。

【図１３】実施形態９に係る圧縮機の縦断面図である。

【図１４】実施形態１０に係る圧縮機の縦断面図であ
る。

【図１５】実施形態１１に係る圧縮機の縦断面図であ
る。

【図１６】実施形態１２に係る圧縮機の縦断面図であ
る。

【図１７】実施形態１３に係るモータの制御動作を示す
図である。

【図１８】ターボ圧縮機におけるインペラ回転数とイン
ペラ上下流の差圧との関係を示す図である。

【符号の説明】

(1) 圧縮機 (6) モータ室 (8) 第１インペラ (9) 第２インペラ (10) 駆動軸 (12) 吸入管 (13) 第１渦巻室 (14) 第２渦巻室 (21) 吐出管 (29) ヘリンボーン溝 (34),(35) 動圧気体軸受け (56a) 室外熱交換器（熱源側熱交換器） (56b) 室内熱交換器（利用側熱交換器） (91) 第１インペラ室 (92) 第２インペラ室

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を圧縮するターボ圧縮機(1)と、冷
   媒を凝縮または蒸発させる熱源側熱交換器(56a)と、冷
   媒を蒸発または凝縮させる利用側熱交換器(56b)とが順
   に接続されて冷媒回路(5A)が構成され、 上記ターボ圧縮機(1)は、昇圧機構が設けられて該昇圧
   機構と冷媒とにより形成された気体軸受け(34,35)によ
   って非接触状態で回転自在に支持される駆動軸(10)と、
   該駆動軸(10)に連結されて冷媒を多段に圧縮する複数段
   のインペラ(8,9,43)とを備えていることを特徴とする冷
   凍装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の冷凍装置において、 ターボ圧縮機(1)のインペラは、２段または３段のイン
   ペラ(8,9,43)によって構成されていることを特徴とする
   冷凍装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の冷凍装置において、 ターボ圧縮機(1)は、 第１インペラ室(91)及び該第１インペラ室(91)の周囲に
   位置する第１渦巻室(13)と、モータ室(6)と、第２イン
   ペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周囲に位置する
   第２渦巻室(14)とが一端側から他端側に順に設けられた
   ケーシング(2)と、 該モータ室(6)内に固定されたモータ本体(23,24)と、該
   モータ本体(23,24)から該一端側及び該他端側の双方に
   延びる駆動軸(10)とを有するモータ(22)と、 吸入管(12)から吸入した冷媒を上記第１インペラ室(91)
   の吸入側に導く吸入通路(95)と、 上記第１インペラ室(91)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該吸入通路(95)からの冷媒を上記一端
   側から吸い込んで圧縮して上記第１渦巻室(13)に吐出す
   る第１インペラ(8)と、 上記第１渦巻室(13)内の冷媒を上記モータ室(6)に導く
   第１連通路(15)と、 該モータ室(6)内の冷媒を上記第２インペラ室(92)の吸
   入側に導く第２連通路(18)と、 上記第２インペラ室(92)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該第２連通路(18)からの冷媒を上記他
   端側から吸い込んで圧縮して上記第２渦巻室(14)に吐出
   する第２インペラ(9)と、 上記第２渦巻室(14)内の冷媒を吐出管(21)に導く吐出通
   路(96)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の冷凍装置において、 ターボ圧縮機(1a)は、 第１インペラ室(91)及び該第１インペラ室(91)の周囲に
   位置する第１渦巻室(13)と、モータ室(6)と、第２イン
   ペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周囲に位置する
   第２渦巻室(14)とが一端側から他端側に順に設けられた
   ケーシング(2)と、 該モータ室(6)内に固定されたモータ本体(23,24)と、該
   モータ本体(23,24)から該一端側及び該他端側の双方に
   延びる駆動軸(10)とを有するモータ(22)と、 吸入管(12)から吸入した冷媒を上記第１インペラ室(91)
   の吸入側に導く吸入通路(95)と、 上記第１インペラ室(91)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該吸入通路(95)からの冷媒を上記一端
   側から吸い込んで圧縮して上記第１渦巻室(13)に吐出す
   る第１インペラ(8)と、 上記第１渦巻室(13)内の冷媒を上記第２インペラ室(92)
   の吸入側に導く連通路(15a)と、 上記第２インペラ室(92)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該連通路(15a)からの冷媒を上記他端
   側から吸い込んで圧縮して上記第２渦巻室(14)に吐出す
   る第２インペラ(9)と、 上記第２渦巻室(14)内の冷媒を吐出管(21)に導く吐出通
   路(96)と、 上記吸入管(12)と上記モータ室(6)とを連通する均圧管
   (36)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の冷凍装置において、 ターボ圧縮機(1b)は、 第１インペラ室(91)及び該第１インペラ室(91)の周囲に
   位置する第１渦巻室(13)と、第２インペラ室(92)及び該
   第２インペラ室(92)の周囲に位置する第２渦巻室(14)
   と、モータ室(6)とが一端側から他端側に順に設けられ
   たケーシング(2)と、 該モータ室(6)内に固定されたモータ本体(23,24)及び該
   モータ本体(23,24)から上記一端側に延びる駆動軸(10)
   を有するモータ(22)と、 吸入管(12)から吸入した冷媒を上記第１インペラ室(91)
   の吸入側に導く吸入通路(95)と、 上記第１インペラ室(91)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該吸入通路(95)からの冷媒を上記一端
   側から吸い込んで圧縮して上記第１渦巻室(13)に吐出す
   る第１インペラ(8)と、 上記第１渦巻室(13)内の冷媒を上記第２インペラ室(92)
   の吸入側に導く連通路(15a)と、 上記第２インペラ室(92)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該連通路(15a)からの冷媒を上記一端
   側から吸い込んで圧縮して上記第２渦巻室(14)に吐出す
   る第２インペラ(9)と、 上記第２渦巻室(14)内の冷媒を吐出管(21)に導く吐出通
   路(96)と、 上記吸入管(12)と上記モータ室(6)とを連通する均圧管
   (36)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の冷凍装置において、 ターボ圧縮機(1c)は、 第２インペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周囲に
   位置する第２渦巻室(14)と、第１インペラ室(91)及び該
   第１インペラ室(91)の周囲に位置する第１渦巻室(13)
   と、モータ室(6)とが一端側から他端側に順に設けられ
   たケーシング(2)と、 該モータ室(6)内に固定されたモータ本体(23,24)及び該
   モータ本体(23,24)から上記一端側に延びる駆動軸(10)
   を有するモータ(22)と、 吸入管(12)から吸入した冷媒を上記第１インペラ室(91)
   の吸入側に導く吸入通路(95)と、 上記第１インペラ室(91)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該吸入通路(95)からの冷媒を上記一端
   側から吸い込んで圧縮して上記第１渦巻室(13)に吐出す
   る第１インペラ(8)と、 上記第１渦巻室(13)内の冷媒を上記第２インペラ室(92)
   の吸入側に導く連通路(15a)と、 上記第２インペラ室(92)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該連通路(15a)からの冷媒を上記他端
   側から吸い込んで圧縮して上記第２渦巻室(14)に吐出す
   る第２インペラ(9)と、 上記第２渦巻室(14)内の冷媒を吐出管(21)に導く吐出通
   路(96)と、 上記吸入管(12)と上記モータ室(6)とを連通する均圧管
   (36)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
7. 【請求項７】 請求項２に記載の冷凍装置において、 ターボ圧縮機(1d)は、 第２インペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周囲に
   位置する第２渦巻室(14)と、第１インペラ室(91)及び該
   第１インペラ室(91)の周囲に位置する第１渦巻室(13)
   と、モータ室(6)とが一端側から他端側に順に設けられ
   たケーシング(2)と、 該モータ室(6)内に固定されたモータ本体(23,24)及び該
   モータ本体(23,24)から上記一端側に延びる駆動軸(10)
   を有するモータ(22)と、 吸入管(12)から吸入した冷媒を上記第１インペラ室(91)
   の吸入側に導く吸入通路(95)と、 上記第１インペラ室(91)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該吸入通路(95)からの冷媒を上記他端
   側から吸い込んで圧縮して上記第１渦巻室(13)に吐出す
   る第１インペラ(8)と、 上記第１渦巻室(13)内の冷媒を上記第２インペラ室(92)
   の吸入側に導く連通路(15a)と、 上記第２インペラ室(92)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該連通路(15a)からの冷媒を上記一端
   側から吸い込んで圧縮して上記第２渦巻室(14)に吐出す
   る第２インペラ(9)と、 上記第２渦巻室(14)内の冷媒を吐出管(21)に導く吐出通
   路(96)と、 上記吸入管(12)と上記モータ室(6)とを連通する均圧管
   (36)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
8. 【請求項８】 請求項２に記載の冷凍装置において、 ターボ圧縮機(1e)は、 第２インペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周囲に
   位置する第２渦巻室(14)と、第３インペラ室(93)及び該
   第３インペラ室(93)の周囲に位置する第３渦巻室(94)
   と、モータ室(6)と、第１インペラ室(91)及び該第１イ
   ンペラ室(91)の周囲に位置する第１渦巻室(13)とが一端
   側から他端側に順に設けられたケーシング(2)と、 該モータ室(6)内に固定されたモータ本体(23,24)と、該
   モータ本体(23,24)から該一端側及び該他端側の双方に
   延びる駆動軸(10)を有するモータ(22)と、 吸入管(12)から吸入した冷媒を上記第１インペラ室(91)
   の吸入側に導く吸入通路(95)と、 上記第１インペラ室(91)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該吸入通路(95)からの冷媒を上記他端
   側から吸い込んで圧縮して上記第１渦巻室(13)に吐出す
   る第１インペラ(8)と、 上記第１渦巻室(13)内の冷媒を上記第２インペラ室(92)
   の吸入側に導く第１連通路(15)と、 上記第２インペラ室(92)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該第１連通路(15)からの冷媒を上記一
   端側から吸い込んで圧縮して上記第２渦巻室(14)に吐出
   する第２インペラ(9)と、 上記第２渦巻室(14)内の冷媒を上記第３インペラ室(93)
   の吸入側に導く第２連通路(18)と、 上記第３インペラ室(93)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該第２連通路(18)からの冷媒を上記一
   端側から吸い込んで圧縮して上記第３渦巻室(94)に吐出
   する第３インペラ(43)と、 上記第３渦巻室(94)内の冷媒を吐出管(21)に導く吐出通
   路(96)と、 上記吸入管(12)と上記モータ室(6)とを連通する均圧管
   (36)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
9. 【請求項９】 請求項２に記載の冷凍装置において、 ターボ圧縮機(1f)は、 第２インペラ室(92)及び該第２インペラ室(92)の周囲に
   位置する第２渦巻室(14)と、モータ室(6)と、第１イン
   ペラ室(91)及び該第１インペラ室(91)の周囲に位置する
   第１渦巻室(13)とが一端側から他端側に順に設けられた
   ケーシング(2)と、 該モータ室(6)内に固定されたモータ本体(23,24)と、該
   モータ本体(23,24)から該一端側及び該他端側の双方に
   延びる駆動軸(10)とを有するモータ(22)と、 吸入管(12)から吸入した冷媒を上記モータ室(6)に導く
   吸入通路(12A)と、 上記モータ室(6)内の冷媒を上記第１インペラ室(91)の
   吸入側に導く第１連通路(15A)と、 上記第１インペラ室(91)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該第１連通路(15A)からの冷媒を上記
   他端側から吸い込んで圧縮して上記第１渦巻室(13)に吐
   出する第１インペラ(8)と、 上記第１渦巻室(13)内の冷媒を上記第２インペラ室(92)
   の吸入側に導く第２連通路(18A)と、 上記第２インペラ室(92)において該モータ(22)の駆動軸
   (10)に連結され、該第２連通路(18A)からの冷媒を上記
   一端側から吸い込んで圧縮して上記第２渦巻室(14)に吐
   出する第２インペラ(9)と、 上記第２渦巻室(14)内の冷媒を吐出管(21)に導く吐出通
   路(96)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
10. 【請求項１０】 冷媒を圧縮するターボ圧縮機(1h)と、
    冷媒を凝縮または蒸発させる熱源側熱交換器(56a)と、
    冷媒を蒸発または凝縮させる利用側熱交換器(56b)とが
    順に接続されて冷媒回路(5A)が構成され、 上記ターボ圧縮機(1h)は、冷媒を多段階に圧縮するよう
    に直列に接続された複数のターボ圧縮機ユニット(65,6
    6)を備え、 上記各ターボ圧縮機ユニット(65,66)の駆動軸(90A,90B)
    は、昇圧機構(114A,114B,119A,119B)が設けられ、該昇
    圧機構(114A,114B,119A,119B)と冷媒とにより形成され
    た気体軸受け(117A,117B)によって非接触状態で回転自
    在に支持されるように構成されていることを特徴とする
    冷凍装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれか一つに記載
    の冷凍装置において、 冷媒回路(5A)は、複数の利用側熱交換器(56b)が互いに
    並列に接続されたマルチ回路に構成されていることを特
    徴とする冷凍装置。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれか一つに記載
    の冷凍装置において、 吐出管(21)と吸入管(12)とをターボ圧縮機(1f,1h)をバ
    イパスして接続するバイパス通路(71)と、 上記バイパス通路(71)に設けられ、上記ターボ圧縮機(1
    f,1h)の圧縮動作時に該バイパス通路(71)を閉鎖する一
    方、該ターボ圧縮機(1f,1h)の圧縮動作の停止時に、上
    記吐出管(21)の内部と上記吸入管(12)の内部との差圧を
    なくすように該バイパス通路(71)を開放する開閉手段(7
    2)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれか一つに記載
    の冷凍装置において、 吐出管(21)には、ターボ圧縮機(1f,1h)からの冷媒の吐
    出のみを許容する逆流防止手段(74)が設けられているこ
    とを特徴とする冷凍装置。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか一つに記載
    の冷凍装置において、 吸入管(12)には、ターボ圧縮機(1f,1h)への冷媒の吸入
    のみを許容する逆流防止手段(73)が設けられていること
    を特徴とする冷凍装置。
15. 【請求項１５】 請求項１〜１４のいずれか一つに記載
    の冷凍装置において、 ターボ圧縮機(1f,1h)の運転停止時に、吐出管(21)の内
    部と吸入管(12)の内部との差圧が所定値以下になるよう
    に該ターボ圧縮機(1f,1h)のモータ(22)を徐々に減速し
    た後、該モータ(22)を停止させる停止時制御手段(131)
    を備えていることを特徴とする冷凍装置。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１５のいずれか一つに記載
    の冷凍装置において、 ターボ圧縮機(1f,1h)の運転停止時に、該ターボ圧縮機
    (1f,1h)のモータ(22)の回転数を徐々に低下させた後、
    該回転数をゼロ近くの所定の低回転数に所定時間維持
    し、その後、該モータ(22)を停止させる停止時制御手段
    (131)を備えていることを特徴とする冷凍装置。